ソフトマテリアル場における生体金属モデル錯体の挙動　触媒機能に対する反応場の影響

生物金属模型复合体在软材料领域的行为：反应场对催化功能的影响

基本信息

批准号：
23550075
负责人：
山口和也
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011-04-28 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

遷移金属イオンを活性中心としている酵素（金属酵素）の生体機能メカニズムの解明のために、活性中心をモデル化した生体金属モデル錯体を合成し、その電子構造と反応性を調べられている。その際に生体金属モデル錯体を取り巻く環境が構造と反応性に及ぼす影響についての検討はこれまで少なく未知の領域である。そこで、本研究では、ソフトマテリアルに着目し、ソフトマテリアル内に存在する生体金属モデル錯体の構造と機能の解明によって、金属酵素の活性中心金属の第二配位圏および活性中心金属の周辺環境の効果の解明を目的とした。生体金属モデル錯体として、亜硝酸イオンを還元する反応を触媒することが明らかにになっている銅含有亜硝酸還元酵素の基質還元部位モデル錯体を用いた。また、ソフトマテリアルとして、コラーゲン、ナフィオン、リポソーム、キトサンを成分とする物質を利用した。測定方法として主に電気化学における電極修飾法を応用した触媒活性評価装置を自作して行った。その結果、ソフトマテリアルが反応場として生体金属モデル錯体に及ぼす影響として、媒質としての性質（極性、粘性、導電性）のうち、特に、イオン性物質の移動度に関係のある導電性が重要要因であることを見いだした。この結果は、生体金属酵素の機能効率において、活性中心の第第二配位圏およびその周辺環境は活性中心への電子の授受を制御していることを意味している。それにより、活性中心の金属イオンを直接酸化還元するのでなく、反応場による酸化還元反応制御が生体金属では重要であることを明らかになった。

为了阐明具有过渡金属离子活性的酶（金属酶）的生物学功能机制，该酶是一种生物识别模型复合物，该模型已经合成了活性中心，并且已经研究了其电子结构和反应性。目前，关于生物金属模型复合物对其结构和反应性的环境的影响，几乎没有什么可考虑的。因此，在这项研究中，我们专注于软材料，旨在通过阐明存在于软材料中的生物金属模型复合物的结构和功能，阐明金属酶的活性中心金属的第二个配位球体的影响。作为生物特征模型复合物，使用了含铜的亚硝酸盐还原酶的底物还原位点模型复合物，显然已被催化以减少亚硝酸盐离子。另外，将含有胶原蛋白，Nafion，脂质体和壳聚糖的物质用作软材料。我制作了一种催化活性评估设备，该设备主要在电化学中应用电极修饰方法作为测量方法。结果，我们发现，在介质（极性，粘度，电导率）中，电导率（特别与离子材料的迁移率）是一个重要因素，在性质（极性，粘度，电导率）中，是软材料作为反应场对生物金属模型络合物的影响。该结果表明，就生物金属酶的功能效率而言，活动中心的第二个配位球体及其周围环境控制电子将电子转移到活动中心。这表明，而不是直接在活性中心的金属离子对金属离子进行氧化和氧化，对生物金属控制反应场的氧化和氧化还原反应很重要。