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

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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．