NADHを効率的に酸化する機能性平面脂質二分子膜の作成およびその評価

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03805071
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 末永 智一 東北大学, 工学部, 助教授 (70173797)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 仁科 辰夫 東北大学, 工学部, 助手 (60172673) ; 内田 勇 東北大学, 工学部, 教授 (50005302)
• Keywords: 脂質二分子膜 / NADH / ボルタンメトリ- / 膜透過係数 / シミュレ-ション / ジアフォラ-ゼ / 自己集積膜 / 固定化酵素

Research Abstract

本研究は,生体内に広く分布する補酵素であるNADHを効率的に酸化するための,機能性脂質二分子膜(BLM)を創造しようとするものである。本年度で得られた知見を以下に列記する。
1.電気化学的手法を用いて平面脂質二分子膜の物質移動に関する検討を行った。テフロンシ-ト中の小穴(直径1mm程度)に作製したレチチンのBLMを電解質溶液に浸漬し,直径65μmの白金マイクロ電極を近接させ,フェロセン類,ルテニウム錯体のボルタンメトリ-を行った。実測で得られた曲線をデジタルシミュレ-ションによる理論曲線と比較することにより,各物質の膜透過係数を決定できた。その結果,フェロセン類の膜透過係数は極めて大きく,膜透過が膜への分配律速となっていることが示唆された。この手法は従来法では適用不可能であった膜透過係数が大きい物質に対しても適用可能であることが明かとなった。
2.NADHの酸化を触媒するジアフォラ-ゼをBLMに固定する前段階として,電極表面上の単分子膜に固定し,その挙動をボルタンメトリ-により明らかにした。金電極上にアミノエタンチオ-ルを単分子自己集積固定し,その後グルタルアルデヒド,酵素と遂次反応させることによりジアフォラ-ゼを単分子固定できた。フェロセン類をメディエ-タとすると,この電極はNADHの電解酸化に対して高い触媒効果を示した。NADH存在下におけるボルタンメトリ-はプレピ-クを示した。この現象を解析することにより,電極表面に単分子固定された酵素の速度論的パラメ-タ-を決定できた。その結果,固定化過程で酵素は変性を受けていることが明かとった。

Research Products

• [Publications] 山田 弘: "A Microvoltammetric Study of Permeation of Ferrocene Derivatives Through a Planer Bilayer Lipid Membrane," Biochem.Biophys.Res.Commun.,. 180. 1330-1334 (1991)
• [Publications] 山田 弘: "平面脂質二分子膜に近接させた電極による膜透過の評価," 電気化学.
• [Publications] 末永 智一: "An Ultramicroelectrode for Determination of lntracellular Oxygen.Lightーlrradiationーlnduced Change in Oxygen Concentration in an Algae Protoplast," Biochim.Biophys.Acta.