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生体分子機能電極を用いた生体系金属錯体の電子移動反応制御と精密化学反応への展開

生物分子功能电极对生物金属配合物的电子转移反应控制及其在精密化学反应中的应用

基本信息

批准号：
04225228
负责人：
谷口功
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、金属タンパク質の電子移動制御が可能な機能性修飾電極を開発し、金属タンパク質の特異な機能を解明するとともに、生体分子を用いた精密化学反応への展開を計ることを目的としている。本年度の研究成果の要点は、以下のとおりである。1)光合成系電子伝達タンパク質フェレドキシン(Fd)の電極反応について、In_2O_3やカーボン電極を用いて、例えば、ポリ-L-リジンやポリ-L-オルニチンなどのカチオン性ポリペプチド存在下で、5x10^<-3>cm/s以上の速い直接電子移動が達成された。また、起源の異なるFdや発生学的に保存されたアミノ酸を位置選択的に置換したFdの変異分子について、その電極反応を検討した結果、光合成型のFdIと非光合成型のFdIIIでは、酸化還元電位は前者が約80mV卑な電位にあることが明らかになった。さらに、セリン39やセリン46などをそれぞれアラニン、スレオニン、およびヒスチジン、アスパラギン、アラニンなどに置換したFd変異種の酸化還化電位は、互いに数10mV変化し、この変化は対応する酵素反応における電子伝達反応活性と良い相関を示した。また、Fdの電極反応を制御し、生物電気化学的な精密合成化学反応が可能であることを示した。2)ホウレン草由来のFdをメディエイターとした異化型亞硝酸還元酵素および異化型硝酸還元酵素との反応では、Fdからこれらの酵素への電子伝達効率は低く、Fdが生理学的電子伝達媒体である同化型酵素の場合とは趣を異にすることが示された。3)馬心筋由来おらびクジラ筋肉由来のミオグロビン(Md)は、等電点(pI)は、それぞれ6.8および8.25と異なるが、In_2O_3電極上で、両者ともpH6.5最大の不均一電子移動速度定数を示した。このpH依存性は、2つの起源の異なるMbのヘムの近傍の構造が互いに良く似ていることから、タンパン質の電子移動速度は、全体電荷に基ずくpIよりも電子移動と直接関連した局部構造が重要となる1例として興路深い。この種の電気化学測定法は、起源の異なるMbやMb変異分子についても適用可能であった。

The purpose of this study is to investigate the development of functional modified electrodes for metal molecules and their specific functions. The main points of this year's research results are as follows: 1)Photosynthesis is achieved by direct electron movement at speeds of more than 5x10 ^cm/s in the presence of electron transport molecules, such as electron transport molecules, In_2O_3 and electron transport molecules.<-3>The results of the study on the mechanism of Fd evolution are as follows: FdI of photosynthetic formation and FdIII of non-photosynthetic formation, acidification reduction potential of the former is about 80 mV, and the potential of the former is about 80 mV. The enzyme activity of the enzyme is well correlated with the activity of the enzyme. The enzyme activity of the enzyme is correlated with the activity of the enzyme. Electrodes, electrochemistry, precision synthesis, chemical reactions, etc. 2) The origin of Fd is different from that of anabolic nitrite reductase and anabolic nitrate reductase. The electron transfer efficiency of anabolic enzyme is low. Fd is a physiological electron transfer medium. 3)The isoelectric point (pI) is 6.8 and 8.25, respectively. The maximum inhomogeneous electron velocity is 6.5 on the In_2O_3 electrode. The pH-dependence of the electron mass is related directly to the electron movement velocity of the electron mass, and the total charge is related directly to the electron movement. The electrochemistry of these species may be applied to the determination of Mb and Mb.