電極支持生体膜反応場を用いたタンパク質間相互作用の理解とカスケード反応への展開
| Project/Area Number |
21K05124
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
加藤 優 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (70709633)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | タンパク質フィルム電気化学 / 表面増強赤外吸収分光法 / 金属酵素 / 膜貫通型タンパク質 / 電気化学 / 膜貫通型金属酵素 / 一酸化窒素還元酵素 / チトクロムc酸化酵素 / チトクロムc / 脂質二分子層 / 人工生体膜 / ヘムタンパク質 / 脂質二分子膜 / 界面敏感分光計測 / 膜タンパク質 |
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| Outline of Research at the Start |
生体内反応では，複数のタンパク質が相互作用しながら電子や化学物質を受け渡し，効率よくかつ選択的に生体反応を進めている．本研究では，複雑な生体内反応を理解するためのモデル反応場として，生体内環境に近い状態での酵素反応を追跡可能にする人工生体膜を電極表面に構築し，タンパク質同士の相互作用，タンパク質の向きや構造変化が酵素活性へ与える影響の理解を深める．
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までにタンパク質-タンパク質間相互作用を理解するために電極支持生体膜反応場を構築し，そこに金属酵素を固定化することで研究を進めていた．調製した金属酵素修飾電極をカスケード反応へと展開するためには，電極表面での金属酵素活性の低さが課題となっていた．この課題を解決するために，従来法とは異なる新規金属酵素固定化法の開発に取り組んだ．具体的には，従来法ではアキラルな分子を介して目的タンパク質を電極表面に固定化していたのに対し，本研究ではキラルなアミノ酸分子を介して固定化を行った．その結果，タンパク質と電極の間にキラル認識効果が発現し，電極表面修飾分子のキラリティに応じて金属酵素修飾電極の電流応答性が向上することを見出した．電流密度の向上は用いるタンパク質によるが，金属酵素の種類によっては従来比で10倍以上，電流密度が向上することが明らかとなっている．この電極界面でのキラル認識効果は，水溶性の比較的小型な酸化還元タンパク質から比較的大型な膜貫通型金属酵素まで発現するため，汎用性の高い酵素電極作製法であることが明らかになりつつある．電極界面でのキラル認識効果の発現機構の詳細について研究を進めておりその全容は未だ明らかとはなっていないが，現時点では，タンパク質吸着量の増大が関与していると考えている．新規電極作製法を開発することにより，水溶性タンパク質から膜貫通型タンパク質まで，電極界面でのカスケード反応へと展開する土台を確立することに成功した．
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Report
(3 results)
Research Products
(19 results)
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[Book] ヘムタンパク質の科学2022
Author(s)
城 宜嗣、青野 重利、齋藤 正男
Total Pages
472
Publisher
エヌ・ティー・エス
ISBN
9784860437787
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