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

• Project/Area Number: 23550075
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Inorganic chemistry
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 山口 和也 大阪大学, 全学教育推進機構, 教授 (80252550)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2013: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2012: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2011: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 生体金属 / 金属酵素 / ソフトマテリアル / 第二配位圏 / 反応場 / 生体金属モデル錯体 / 生物無機化学

Outline of Annual Research Achievements

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。