1991 Fiscal Year Annual Research Report

生体分子機能電極を用いた生体系金属錯体の電子移動反応制御と精密化学反応への展開

Research Project

Project/Area Number	03241223
Research Institution	Kumamoto University
Principal Investigator	谷口功熊本大学, 工学部, 教授 (90112391)
Keywords	分子機能電極 / フェレドキシン / ミオグロビン / 酵素電極触媒反応 / 生物電気化学合成 / 分光電気化学 / 還元的カルボン酸サイクル / 二酸化炭素固定
Research Abstract	本研究では新規精密化学反応構築の基礎として、金属タンパク質の電極上での速い電子移動とその応用を目的とした研究を進めた。その成果の大略は下記の通りである。 1.タンパク質の速い電子移動が可能な機能電極の開発: 非ヘム系酸性タンパク質で光合成系における重要な電子伝達タンパク質であるフェレドキシンについて、In_2O_3やカ-ボン電極を用いて、適当なポリカチオンの共存下、明瞭なレドックス波が得られることを見出した。特にIn_2O_3電極上、微量のポリ-Lーリジン存在下で不均一電子移動速度定数5X10^<-3>cm/s程度の極めて速い直接電子移動が達成された。この電極は、起源の異なるフェレドキシンや部位特異的な人工変異分子についても適用できる。種々のフェレドキシンの電気化学測定から、光合成系非光合成系フェレドキシンの特性を明らかにするとともに、進化論的に保存された39番目及び46番目のセリン残基が必ずしもフェレドキシンの機能に必須のアミノ酸ではないことも示された。また、馬心筋由来のヘム蛋白質であるミオグロビンの速い電子移動が可能な電極を得た。この電子移動が未変性ミオグロビンによるものであることを分光電気化学的手法で明らかにした。 2.フェレドキシンの電極反応を介した生物電気化学反応系の構築: フェレドキシンの電極反応を制御することで、種々の酵素反応系を共役させて精密合成化学反応への展開を可能とした。即ち、フェレドキシンーNADP^+ーリダクタ-ゼを用いてNADP^+からNADPHを生成させ、さらにNADPHを補酵素とする反応と組合わせて還元的カルボン酸サイクルの一部をモデル化した。例えば、リンゴ酸酵素存在下、ピルビン酸にCO_2を固定してリンゴ酸が生成する。また、同様に、NADPHを補酵素としてアンモニアを固定してアミノ酸合成も可能である。

Research Products

(8 results)

All Other

All Publications (8 results)

[Publications] TANIGUCHI,Isao: "Preparation of a Second Generation Glucose Sensor Using a Platinized Carbon Paper (PCP) Electrode" Proc.KoreaーJapan Joint Symp.on Chemical Sensors. 1. 31-36 (1991)
[Publications] TANIGUCHI,Isao: "Application of Promoter Modified Electrodes to Protein Electrochemistry" Proc.Fifth International Symp.on EIectrochem.1. 107-114 (1991)
[Publications] 冨永昌人: "カ-ボン電極上でのペルオキダ-ゼの電子移動反応" 分析化学. 40. 859-861 (1991)
[Publications] TANIGUCHI,Isao: "Electrochemistry of Myoglobin and Ferredoxin at an Indium Oxide Electrode" Rev.of Polarography. 37. 12 (1991)
[Publications] TANIGUCHI,Isao: "Electrocatalytic Reduction of Greenhouse gases Using Biofunctional Metal Complexes" Proc.of International Symp.on Chemical Fixation of Carbon Dioxide. 1. 81-88 (1991)
[Publications] TANIGUCHI,Isao: "Direct Electron Transfer of Ferredoxin at an Indium oxide Electrode in the Presence of PolyーLーlysine" Anal.Sci.
[Publications] 谷口功: "実験化学構座(日本化学会編) 第9巻 6章「有機電気化学」執筆(pp.381ー392)" 丸善, 12(592) (1991)
[Publications] 谷口功: "化学工業(特集号:高機能化する電極とその応用)「分子修飾による電極の機能制御」執筆" 化学工業社, 7 (1992)

1991 Fiscal Year Annual Research Report

生体分子機能電極を用いた生体系金属錯体の電子移動反応制御と精密化学反応への展開

Principal Investigator

谷口 功 熊本大学, 工学部, 教授 (90112391)

Research Products

[Publications] TANIGUCHI,Isao: "Preparation of a Second Generation Glucose Sensor Using a Platinized Carbon Paper (PCP) Electrode" Proc.KoreaーJapan Joint Symp.on Chemical Sensors. 1. 31-36 (1991)

[Publications] TANIGUCHI,Isao: "Application of Promoter Modified Electrodes to Protein Electrochemistry" Proc.Fifth International Symp.on EIectrochem.1. 107-114 (1991)

[Publications] 冨永 昌人: "カ-ボン電極上でのペルオキダ-ゼの電子移動反応" 分析化学. 40. 859-861 (1991)

[Publications] TANIGUCHI,Isao: "Electrochemistry of Myoglobin and Ferredoxin at an Indium Oxide Electrode" Rev.of Polarography. 37. 12 (1991)

[Publications] TANIGUCHI,Isao: "Electrocatalytic Reduction of Greenhouse gases Using Biofunctional Metal Complexes" Proc.of International Symp.on Chemical Fixation of Carbon Dioxide. 1. 81-88 (1991)

[Publications] TANIGUCHI,Isao: "Direct Electron Transfer of Ferredoxin at an Indium oxide Electrode in the Presence of PolyーLーlysine" Anal.Sci.

[Publications] 谷口 功: "実験化学構座(日本化学会編) 第9巻 6章「有機電気化学」 執筆(pp.381ー392)" 丸善, 12(592) (1991)

[Publications] 谷口 功: "化学工業(特集号:高機能化する電極とその応用)「分子修飾による電極の機能制御」 執筆" 化学工業社, 7 (1992)

谷口功熊本大学, 工学部, 教授 (90112391)

[Publications] 冨永昌人: "カ-ボン電極上でのペルオキダ-ゼの電子移動反応" 分析化学. 40. 859-861 (1991)

[Publications] 谷口功: "実験化学構座(日本化学会編) 第9巻 6章「有機電気化学」執筆(pp.381ー392)" 丸善, 12(592) (1991)

[Publications] 谷口功: "化学工業(特集号:高機能化する電極とその応用)「分子修飾による電極の機能制御」執筆" 化学工業社, 7 (1992)