触媒機能界面を用いた生体分子の電子移動制御と生物電気化学触媒反応への応用

利用催化功能界面控制生物分子中的电子转移及其在生物电化学催化反应中的应用

• 批准号: 08232266
• 负责人: 谷口 功
• 金额: $ 1.41万
• 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08232266/
• 关键词: 機能修飾電極; 酸化インジュウム電極; 再構成金属タンパク質; アミノ酸変異分子; NADH; 電子移動媒体; アミノ酸合成; 酵素触媒電極反応

本年度は,金属タンパク質の電子移動に有効な生体分子触媒機能修飾電極を駆使して、金属タンパク質の機能改変とその電気化学解析および新しい生物触媒電気化学反応系の展開を進め、以下の研究成果を得た。1.金属タンパク質の機能改変と電気化学的評価(1)フェレドキシンのアミノ酸残基の機能解析:鉄-イオウクラスター周辺の46番目のセリンをグリシンに改変した(S46G)フェレドキシンは、クラスターまわりの構造に歪みを誘導して、その酸化還元電位はWild Typeに比べ約175mVも貴側にシフトした。また、66番目や67番目のアスパラギン酸の負電荷はFNRとの結合部位として重要であることが明らかになった。これらの結果は新規の人工機能タンパク質の合成の指針となる。(2)半人工再構成ミオグロビンの電気化学挙動:ミオグロビンはその分子環境を利用した触媒反応の構築が可能であることを実証した。すなわち、ヘム鉄部位を人工分子で改変した半人工再構成ミオグロビンの電気化学挙動から、ミオグロビン分子内の環境によって酸化還元電位が制御できることや、ヘム鉄周辺部位の構造変化によってミオグロビン本来の機能とは異なった、例えば、カタラーゼ類似の新しい触媒機能から明らかになった。2.金属タンパク質を用いた触媒反応系の構築を目的とし、フェレドキシン-NADP^+還元酵素を用いてフェレドキシンを電子伝達媒体としたNADP^+からNADPHへの変換が制御できることから、NADPHを補酵素とするアミノ酸脱水素酵素を用いた酵素反応系を駆動させてオキソグルタル酸からL-グルタミン酸が合成できることを実証した.NADHやNADPHのための新しい機能触媒電極を作製した。すなわち、1,9ジメチルメチレンブルーを電極表面に吸着固定化して得た触媒修飾電極は未修飾電極に比べて0.9Vも陰電位側でNADHやNADPHを触媒酸化でき、フローシステムと組み合わせて安定に動作する電気化学センサとして機能した。

In this year, the development of electron transfer of metal species with biological molecular catalyst function modified electrode, electrochemical analysis of metal species with functional modification and new biological catalyst electrochemical reaction system has been advanced, and the following research results have been obtained. 1. Functional changes and electrochemical evaluation of metal species (1) Functional analysis of acid residues: Fe-C-C- In addition, it is clear that the negative charge of 66 and 67 amino acids is important for the binding site of FNR. The result is a new manual function. (2)Semi-artificial reconstruction of electro-chemical reactions: the use of molecular environments for the construction of catalytic reactions Artificial molecular modification of iron sites and semi-artificial recombination of iron sites and their intrinsic functions such as electrochemical activation, acidification and reduction potential control within the molecular environment are similar to new catalytic functions. 2. The structure of catalytic reaction system for metal ions is studied in detail. The structure of catalytic reaction system for metal ions is studied in detail. NADPH and NADPH are the new functional catalysts for the synthesis of L-acetylcholine. The electrode surface is adsorbed and immobilized to obtain a catalyst modified electrode. The electrode surface is not modified to have a negative potential of 0.9 V, and NADPH is used as a catalyst for acidification. The electrode surface is stable. The electrochemical function is stable.

项目成果

TANIGUCHI,Isao: "Electrochemistry of Chlorella Ferredoxin at Modified Indium Oxide Electrodes and Its Application to Bioelectrocatalytic Reactions" Proc.2nd Japan-Korea Joint Seminar on Electrochemistry. 11-12 (1996)

TANIGUCHI,Isao：“修饰氧化铟电极上小球藻铁氧还蛋白的电化学及其在生物电催化反应中的应用”Proc.第二届日韩电化学联合研讨会。

TANIGUCHI,Isao: "Effect of the Structure of Modifiers Adsorbed on Gold Single Crystal Surfaces on the Promotion of the Electrode Reaction of Cytochrome c" Chem.Lett.(in press). (1997)

TANIGUCHI,Isao：“吸附在金单晶表面的修饰剂结构对促进细胞色素 c 电极反应的影响”Chem.Lett.（出版中）。

谷口 功: "触媒技術の動向と展望:1997(研究動向:生体触媒)" 触媒学会(印刷中), (1997)

Isao Taniguchi：“催化剂技术的趋势和前景：1997（研究趋势：生物催化）”催化协会（正在印刷），（1997）

ABE,Masaaki: "Oxo-Centered Mixed-Ligand Trirubenium Complexes Having Redoc-Active N-methy1-4,4′-Bipyridinium Ions (mbyp^+). Reversible Multistep Electrochemical properties of [Ru^<III>_2Ru^<II> (μ_3-O)(μ-CH_3CO_2)_6(mbpy^+)_2(CO)]^<2+> and [Ru^<III>_3(μ_3

ABE，Masaaki：“具有还原活性 N-甲基1-4,4-联吡啶鎓离子 (mbyp^+) 的氧中心混合配体 Trirubenium 配合物。[Ru^<III>_2Ru^<II> 的可逆多步电化学性质(μ_3-O)(μ-CH_3CO_2)_6(mbpy^+)_2(CO)]^<2+> 和 [Ru^<III>_3(μ_3

TANIGUCHI,Isao: "Electrochemistry of Metalloproteins at Functional Electrodes" Proc.Int.Symp.on Electron Transfer in Proteins and Supramolecular Assemblies at Interfaces. 149-150 (1996)

TANIGUCHI,Isao：“功能电极金属蛋白的电化学”Proc.Int.Symp.on 界面处蛋白质和超分子组装体中的电子转移。