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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：
03241223
负责人：
谷口功
金额：
$ 1.28万
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：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では新規精密化学反応構築の基礎として、金属タンパク質の電極上での速い電子移動とその応用を目的とした研究を進めた。その成果の大略は下記の通りである。1.タンパク質の速い電子移動が可能な機能電極の開発: 非ヘム系酸性タンパク質で光合成系における重要な電子伝達タンパク質であるフェレドキシンについて、In_2O_3やカ-ボン電極を用いて、適当なポリカチオンの共存下、明瞭なレドックス波が得られることを見出した。特にIn_2O_3電極上、微量のポリ-Lーリジン存在下で不均一電子移動速度定数5X10^<-3>cm/s程度の極めて速い直接電子移動が達成された。この電極は、起源の異なるフェレドキシンや部位特異的な人工変異分子についても適用できる。種々のフェレドキシンの電気化学測定から、光合成系非光合成系フェレドキシンの特性を明らかにするとともに、進化論的に保存された39番目及び46番目のセリン残基が必ずしもフェレドキシンの機能に必須のアミノ酸ではないことも示された。また、馬心筋由来のヘム蛋白質であるミオグロビンの速い電子移動が可能な電極を得た。この電子移動が未変性ミオグロビンによるものであることを分光電気化学的手法で明らかにした。2.フェレドキシンの電極反応を介した生物電気化学反応系の構築: フェレドキシンの電極反応を制御することで、種々の酵素反応系を共役させて精密合成化学反応への展開を可能とした。即ち、フェレドキシンーNADP^+ーリダクタ-ゼを用いてNADP^+からNADPHを生成させ、さらにNADPHを補酵素とする反応と組合わせて還元的カルボン酸サイクルの一部をモデル化した。例えば、リンゴ酸酵素存在下、ピルビン酸にCO_2を固定してリンゴ酸が生成する。また、同様に、NADPHを補酵素としてアンモニアを固定してアミノ酸合成も可能である。

The purpose of this research is to study the foundation of new precision chemical reaction structures and the speed of electron movement on metal electrodes. The summary of the results is as follows. 1. The development of functional electrodes due to the rapid movement of electrons and the possibility of movement of electrons: Non-ヘム series acidic タンパク性でPhotosynthetic system におけるimportant なelectron 伝达タンパク性であるフェレドキシンについて、In_2 O_3 やカ-ボン Electrode を use いて, appropriate なポリカチオンの coexist, understand なレドックス波が得られることを见出した. On the special In_2O_3 electrode, in the presence of a trace amount of In_2O_3 electrode, the non-uniform electron movement speed is determined to be 5X10^<-3>cm/s, and the direct electron movement is achieved by direct electron movement.このelectrode, origin of のなるフェレドキシンや site-specific なartificial heteromolecule についても is applicable. Species of electrochemical measurement of electrochemical measurement, photosynthetic system, non-photosynthetic system, characteristics of non-photosynthetic system, and the theory of evolution. Save the された39th chapter and び46th chapter of the のセリン residue が必ずしもフェレドキシンの Function に Required のアミノ sour ではないことも Show された.また, horse heart muscle origin のヘムprotein であるミオグロビンのspeed いelectron movement がpossible なelectrode をget た.このelectron movement and unchanging nature of ミオグロビンによるものであることをSpectroelectronic chemistry is a technique of で明らかにした. 2. Construction of the bioelectrode chemical reaction system of Fukuroki Electrode Reaction System:フェレドキシンのelectrode reaction control system, kind of enzyme reaction system, common service, precision synthetic chemical reaction reaction system, development possibility. That is, いてNADP^+からNADPHを is used to generate させ, さらにNADPHをenzyme and とするreverse と combination わせて restored カルボン acid サイクルの一をモデル化した. For example, in the presence of えば, リンゴ acid enzyme, ピルビビゴにCO_2を fixed してリンゴ acid が generates する.また, しじに, NADPH としてアンモニアをfixed してアミノacid synthesis もpossible である.