電極支持生体膜反応場を用いたタンパク質間相互作用の理解とカスケード反応への展開

了解蛋白质-蛋白质相互作用并使用电极支持的生物膜反应场开发级联反应

• 批准号: 21K05124
• 负责人: 加藤 優
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05124/
• 关键词: 膜貫通型金属酵素; タンパク質フィルム電気化学; 表面増強赤外吸収分光法; 一酸化窒素還元酵素; チトクロムc酸化酵素; チトクロムc; 脂質二分子層; 金属酵素; 人工生体膜; ヘムタンパク質; 脂質二分子膜; 電気化学; 界面敏感分光計測; 膜タンパク質

表面増強赤外吸収(SEIRA)活性を示すAu電極表面に電極支持生体膜反応場として脂質二重層(BLM)構築し，膜貫通型金属酵素とリン脂質または水溶性電子伝達タンパク質との相互作用による酵素活性への影響を主に調べた．リン脂質の種類，特にアシル基の鎖長がBLMのパッキング密度に影響を与えることがSEIRA分光計測の結果から明らかとなった．鎖長が長いほど密にパッキングする傾向があり，興味深いことに，電気化学的酵素活性はBLMが密にパッキングしている状態の方がより高くなることが明らかとなった．流動性の高い生体膜環境とは異なるが，膜貫通型金属酵素として用いた緑膿菌P. aeruginosa由来のチトクロムc依存型一酸化窒素還元酵素 (cNOR) および牛心筋由来のチトクロムc酸化酵素 (CcO) のどちらにおいても同様の傾向が観察された．これらの膜貫通型金属酵素はガスを基質とするため，BLMのパッキングと物質拡散が関係している可能性がある．水溶性電子伝達タンパク質との相互作用を調べるために，膜貫通型金属酵素としてCcOを，水溶性電子伝達タンパク質としてチトクロムc (cyt c) を用いて実験をした結果，電極表面への金属酵素固定化時に用いる自己組織化単分子層 (SAM) の構成分子であるアルカンチオールの末端官能基の割合によってCcOの電極表面でのタンパク質配向が変化し，cyt cとの吸着挙動が変化することが明らかとなった．また，cyt cとの吸着により，CcOの電気化学的酵素活性も変化することが明らかになった．これらの結果から，電極支持生体膜反応場を用いることで，比較的弱い相互作用である，リン脂質やタンパク質間相互作用によっても酵素活性が変化することを明らかにすることができた．

Surface enhanced red external absorption (SEIRA) activity is demonstrated by Au electrode surface electrode support organic membrane reaction field and lipid double layer (BLM) construction. Membrane penetrating metalloenzymes and lipid are mainly regulated by enzyme activity in the interaction between lipid and electron. The type of lipid, the length of the specific group, the density of the BLM, and the results of the SEIRA spectrometer are different. The enzyme activity of electrochemistry is higher than that of BLM. The fluidity of the membrane environment is high, and the membrane-penetrating metalloenzymes are used in the production of Pseudomonas aeruginosa. The tendency of C-dependent enzyme (cNOR) and C-dependent enzyme (CcO) to change from one to the other has been observed. The membrane penetrating metalloenzyme has the possibility of dispersing in the matrix. Water-soluble electron transfer and mass interaction modulation, membrane-penetrating metalloenzymes, CcO, water-soluble electron transfer and mass interaction modulation, CcO (cyt c), CcO (cyt c) When the metalloenzyme is immobilized on the electrode surface, the self-organized single molecular layer (SAM) is used to form the molecular structure. The enzyme activity of CcO electrochemistry is changed. As a result, electrode-supported membrane reaction fields are used in comparison with weak interaction, lipid and plasma-to-substance interaction, enzyme activity and enzyme activity.

项目成果

金属酵素に学ぶ電極触媒開発

从金属酶中学习电催化剂的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Naoya Kakiuchi;Junya Ochiai;Masaki Takeuchi;Hideji Tanaka;加藤優
• 通讯作者: 加藤優

電極表面に固定化された一酸化窒素還元酵素の反応追跡

电极表面固定一氧化​​氮还原酶的反应追踪

• 发表时间: 2023
• 作者: 加藤 優;岩藤 理英;吉田 生未;當舎 武彦;八木 一三
• 通讯作者: 八木 一三

膜貫通型金属酵素の電気化学と振動分光計測

跨膜金属酶的电化学和振动光谱

• 发表时间: 2022
• 作者: 平野悠;小松康雄;加藤優
• 通讯作者: 加藤優

脂質膜修飾電極界面におけるタンパク質会合挙動の追跡

跟踪脂质膜修饰电极界面上的蛋白质关联行为

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐野綾哉;吉田生未;加藤優;八木一三
• 通讯作者: 八木一三

シトクロムc酸化酵素修飾電極における脂質膜構築過程の追跡

细胞色素c氧化酶修饰电极上脂质膜构建过程的跟踪

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐野綾哉;吉田生未;加藤優;八木一三
• 通讯作者: 八木一三