酸化還元タンパク質の有する電子伝達機構の解明と光水素発生への応用

点击翻译按钮获取中文摘要

申請研究で用いるチトクロームc3は1分子あたり4つのヘムを有するヘムタンパク質であり、ヒドロゲナーゼの生体内基質として電子伝達を行っている。チトクロームc3は、水素発生反応に必要な電子2個を伝達していると考えられており、複数の電子を受容、貯蔵、選択的供与する制御機構に興味が持たれている。本申請研究の目的は、チトクロームc3の上記のような電子伝達制御機構に着目し、その機構を速度論的手法により分子レベルで明らかにすることである。また、チトクロームc3の電子伝達制御機能を利用し、高効率な光水素発生反応系の構築を目指す。これまでの申請者の研究から、光水素発生反応において、人工の光捕集系と酵素ヒドロゲナーゼ間の電子伝達が反応効率を支配することが明らかとなっている。したがって、電子伝達制御機構を保持しつつ人工の光捕集系から電子を容易に受容できる機能をチトクロームc3に付与することができると飛躍的に光水素発生反応の効率が上昇すると考えられる。チトクロームc3と酵素ヒドロゲナーゼとを組み合わせた光水素発生反応系の構築を行うために、チトクロームc3の酸化還元反応に伴うヒドロゲナーゼとの分子間相互作用を調べた。まず、電気化学的な酸化還元反応と水晶振動子マイクロバランス法を組み合わせた測定システムを構築し、分子レベルで電子伝達制御機構の解析を行った。電子伝達機構の解析結果をもとに、光水素発生系を構築し、反応の速度論的解析を行い、高効率な反応系を構築できた。