コファクタースイッチング機構を用いた新規酵素活性制御法の開発及びその応用

金属酵素は、その活性の発現に特有のコファクター(金属イオン)が必要であり、コファクターを除去してしまうと活性を消失し、付与することによって活性の回復が見られることが知られている。この現象を可逆的に繰り返すことのできる系を構築する事により、コファクターを用いて酵素活性のON/OFFが制御できる分子スイッチを作製することが可能になると考えた。そのため、その基本的知見を得ることを目的として本研究を行った。コファクターによる酵素活性の制御を詳細に調べるために、僅かな体積で広大な表面積を有する微細多孔質ガラスにアルカリホスファターゼ(ALP)を固定化、FIA(Flow Injection Analysis)システムに導入した。基質にPNPPを用い吸光度変化から酵素活性を評価した。ALPカラムに通電およびキレート化剤処理により酵素活性のない状態に変換、亜鉛(II)イオン溶液を注入することにより酵素活性を回復させ、酵素活性の制御を行った。実際に除去および付与された亜鉛(II)イオンの挙動をBr-PAPS法により解析した結果、キレート化剤(PDC)処理では亜鉛イオンはALPより除去されておらず、マスキング剤的に作用し、酵素活性を消失させていることが示された。また、通電処理の際は、亜鉛イオンがALPより除去されていることが確認された。本法を用いて、亜鉛の検量線を作成することによって、1.0x10^<-9>-1.0x10^<-5>Mの広範囲にわたり、亜鉛の計測が可能であることが示された。更に、本法を用いて、市販のミネラル水中の亜鉛イオンの計測を行った。本研究により、酵素を分子スイッチのようにその活性を簡単に制御できることや、そのメカニズムについての有用な知見を得ることが出来た。また、金属計測へ適用可能であること、他の金属酵素へも適用が可能であることが示された。

金属酵素は、その活性の発現に特有のコファクター(金属イオン)が必要であり、コファクターを除去してしまうと活性を消失し、付与することによって活性の回復が見られることが知られている。この現象を可逆的に繰り返すことのできる系を構築する事により、コファクターを用いて酵素活性のON/OFFが制御できる分子スイッチを作製することが可能になると考えた。そのため、その基本的知見を得ることを目的として本研究を行った。コファクターによる酵素活性の制御を詳細に調べるために、僅かな体積で広大な表面積を有する微細多孔質ガラスにアルカリホスファターゼ(ALP)を固定化、FIA(Flow Injection Analysis)システムに導入した。基質にPNPPを用い吸光度変化から酵素活性を評価した。ALPカラムに通電およびキレート化剤処理により酵素活性のない状態に変換、亜鉛(II)イオン溶液を注入することにより酵素活性を回復させ、酵素活性の制御を行った。実際に除去および付与された亜鉛(II)イオンの挙動をBr-PAPS法により解析した結果、キレート化剤(PDC)処理では亜鉛イオンはALPより除去されておらず、マスキング剤的に作用し、酵素活性を消失させていることが示された。また、通電処理の際は、亜鉛イオンがALPより除去されていることが確認された。本法を用いて、亜鉛の検量線を作成することによって、1.0x10^<-9>-1.0x10^<-5>Mの広範囲にわたり、亜鉛の計測が可能であることが示された。更に、本法を用いて、市販のミネラル水中の亜鉛イオンの計測を行った。本研究により、酵素を分子スイッチのようにその活性を簡単に制御できることや、そのメカニズムについての有用な知見を得ることが出来た。また、金属計測へ適用可能であること、他の金属酵素へも適用が可能であることが示された。