酵素電極界面電子移動メカニズムの解明

阐明酶电极界面的电子转移机制

• 批准号: 14J01450
• 负责人: 河井 翔太
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J01450/
• 关键词: direct electron transfer; surfactant; fructose dehydrogenase

生体内電子移動（ET）反応における触媒としての酸化還元酵素の中には，電子供与体あるいは受容体として電極を選択できるものが存在する．このように，生体内ET触媒と電気化学系を直接組み合わせたものを直接電子移動（DET）型酵素電極反応と呼ぶ．本研究では，DET反応性が非常に高い酢酸菌由来のフルクトース脱水素酵素（FDH）を研究対象とし，本酵素の特性評価を行った．主な研究実績は以下の二点である．１．界面活性剤によるFDHのDET反応阻害機構の解明DET反応は電極上に酵素が吸着することで進行する．膜酵素であるFDHは可溶化のために界面活性剤を必要とする。しかしながら，界面活性剤はFDHの電極への吸着を阻害する可能性があった．そこで，金電極上に自己組織化単分子膜を形成させ，親水的または疎水的雰囲気な電極表面を構築した．FDHのDET反応を指標とし，親水・疎水両電極での界面活性剤の影響を調べ，電極上での界面活性剤の吸着形態を推察した．２．FDHのヘムC含有サブユニット(FdhC)の単独発現FdhCのみの単独発現系を構築し，それに成功した. 精製を行った結果FdhCは凝集し多量体となっている可能性が示唆された.また，以前構築したFdhSLを用いたin vitro条件下でのFDHの再構築を試みた．実際に，FdhCとFdhSLを混合すると，化学量論的にFdhSL:FdhC = 1:1で非常に強く結合することを明らかにした．また，両者の結合により，電極活性が復元することも確認した．

In vivo electron transport (ET) reaction catalyst and acidification enzyme, electron donor and acceptor, and electrode selection. In vivo ET catalytic electrochemistry system direct assembly and direct electron transfer (DET) type enzyme electrode reaction In this study, DET was used to study the origin of FDH, which is a very important enzyme for high acidity bacteria, and its characteristics were evaluated. The main results of this study are as follows: 1. The mechanism of DET reaction inhibition of FDH by interfacial active agent is studied. The membrane enzyme FDH solubilizes the surfactant. The possibility of adsorption of FDH by interfacial active agents is discussed. In addition, the self-organized molecular film was formed on the gold electrode, the hydrophilic electrode was constructed on the surface of the electrode, the DET reaction index of FDH was adjusted, the influence of the surfactant on the hydrophilic electrode was adjusted, and the adsorption morphology of the surfactant on the electrode was predicted. 2. The FDH surface C contained the FdhC, and the FdhC surface was constructed successfully. FdhC aggregation results in high probability of aggregation. Also, the previously constructed FdhSL was used in the laboratory and the FDH was reconstructed under the vitro condition. In practice, FdhC and FdhSL are mixed, and FdhSL:FdhC = 1:1 is very strong in chemical theory. The electrode activity is confirmed by the combination of the two.

项目成果

Role of a non-ionic surfactant in direct electron transfer-type bioelectrocatalysis by fructose dehydrogenase

• DOI: 10.1016/j.electacta.2014.11.113
• 发表时间: 2015-01-10
• 期刊: ELECTROCHIMICA ACTA
• 影响因子: 6.6
• 作者: Kawai, Shota;Yakushi, Toshiharu;Kano, Kenji
• 通讯作者: Kano, Kenji

ヘテロトリマー構造を有するフルクトース脱水素酵素の分離と復元から観たヘムサブユニットの機能

从异源三聚体果糖脱氢酶的分离和修复角度探讨血红素亚基的功能

• 发表时间: 2014
• 作者: Shota Kawai;Toshiharu Yakushi;Kazunobu Matsushita;Yuki Kitazumi;Osamu Shirai;Kenji Kano;河井翔太，北隅優希，白井理，加納健司
• 通讯作者: 河井翔太，北隅優希，白井理，加納健司