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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

Research Project

Project/Area Number 15760591
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Biofunction/Bioprocess
Research InstitutionKanagawa Institute of Technology

Principal Investigator

飯田 泰広  神奈川工科大学, 工学部, 助手 (40329305)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2004: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2003: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Keywordsコファクター / 酵素活性制御 / アポ酵素 / FIA / 亜鉛 / 分子スイッチ / アルカリホスファターゼ / サーモリシン
Research Abstract

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。

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (6 results) Publications (3 results)

  • [Journal Article] Estimation of Removal and Addition of Cofactors from Alkaline Phosphatase and Application of the Process to Determination of Zinc(II) Ions2005

    • Author(s)
      Y.Iida, M.Sekine, I.Satoh
    • Journal Title

      Proceedings of the 39^<st> Chemical Sensor Sym. vol.21,Sup.A

      Pages: 115-117

    • NAID

      40006743284

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] MICRODETERMINATION OF ZINC(II) IONS USING AN ALP COLUMN2005

    • Author(s)
      I.Satoh, K.Iwamoto, Y.Iida
    • Journal Title

      Proceedings of the 39^<st> Chemical Sensor Sym. vol.21,Sup.A

      Pages: 112-114

    • NAID

      40006743283

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Flow injection analysis of zinc(II) ions with an ALP-clumn based on an apoenzyme reactivation method and application of the method to regulation of the column activity2004

    • Author(s)
      Y.Iida, M.Sekine, S.Nemoto, I.Satoh
    • Journal Title

      Proceedings of 206th Meeting of The Electrochemical Society 2004-08

      Pages: 300-302

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Development of a Microfluidic Gas-diffusion Unit for Flow Injection Biosensing2004

    • Author(s)
      Y.Iida, Y.Suganuma, I.Satoh
    • Journal Title

      Technical Digest of The 10^<th> International Meeting on Chemical Sensors 20,Sup.B

      Pages: 332-333

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electrolytic Regeneration of Apoenzymes from Metalloenzymes and Its Application to Microdetermination of Heavy Metal Ions2004

    • Author(s)
      I.Satoh, M.Sekine, Y.Iida
    • Journal Title

      Technical Digest of The 10^<th> International Meeting on Chemical Sensors 20,Sup.B

      Pages: 68-69

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fluorometric Determination of Urea in Alcoholic Beverages by Using an Acid urease Column-FIA System2004

    • Author(s)
      Y.Iida, M.Ikeda, M.Aoto, I.Satoh
    • Journal Title

      Talanta 64

      Pages: 1278-1282

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] Y.Iida, C.Gonokami, T.Morii, I.Satoh: "Calorimetric determination of zinc(II) ions based on apoenzyme reactivation method with a thermolysin column"Electrochemistry. 71・6. 453-456 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Y.Iida, Y.Sato, I.Satoh: "Development of a novel detection system for Calcium(II) ions based on an apoenzyme reactivation method with use of amylase column as a recognition element"Electrochemistry. 71・6. 449-452 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] I.Satoh, M.Sekine, Y.Iida: "Micrdetermination of Zn(II) ions using an electrochemical apoenzyme reactivations method"Proceedings of the 37^<th> Chemical Sensor Sym. 19・B. 127-129 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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