酵素電極界面電子移動メカニズムの解明

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．

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．