高機能物質生産と絶対微量分析を指向した生体触媒機能カラム電解法の開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10660110
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 加納 健司 京都大学, 農学研究科, 助教授 (10152828)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池田 篤治 京都大学, 農学研究科, 教授 (40026422)
• Keywords: ニコチン酸 / 6-ヒドロキシニコチン酸 / カラム電解 / 電気化学的完全水酸化反応 / ニコチン酸脱水素酵素 / 絶対微量定量 / 有用物質変換反応 / 電子伝達メディエータ

Research Abstract

モデル系としてPseudomonas fluorescensTN-5によるニコチン酸の6-ヒドロキシニコチン酸への変換反応に着目し、本反応に対して、フエリシアニドイオンを細胞外電子伝達メデイエータとして用いることにより、細胞-電極間の電子移動バイパスを形成させることに成功した。またこのメデイエータの酸化還元状態をカラム電解法により電解制御することにより、ニコチン酸の6-ヒドロキシニコチン酸への変換反応を電気化学的に検出・制御できることを明らかにした。また、このようにニコチン酸に対する最終電子受容体として酸素のかわりにフエリシアニドイオンを用いると、このニコチン酸の6-ヒドロキシニコチン酸への水酸化反応を加速できるとともに、6-ヒドロキシニコチン酸の細胞内後続代謝反応が完全に阻害できることも明らかにした。
さらにPseudomonas fluorescensTN-5をカラム電極に固定し、ここにニコチン酸とフエリシアニドイオンを同時に流し電解することにより、ニコチン酸の6-ヒドロキシニコチン酸への100%変換反応を実現した。このような完全変換反応は、通常の好気的条件で達成することは極めて困難であり、その上、本変換反応系では、好気的条件に比べ反応速度が約10倍程促進できる利点もある。ニコチン酸は、農薬合成の出発物質として非常に有用であるため、本変換反応は、貴重な物質変換反応として位置づけられると考えている。
一方、カラムに固定されたPseudomonas fluorescensTN-5内のニコチン酸脱水素酵素を、嫌気条件下でニコチン酸で還元後、フェリシアニドイオンを介して再酸化し、これを電気化学的に検出することにより、Pseudomonas fluorescensTN-5内のニコチン酸脱水素酵素の数を評価することにも成功した。
また、フローインジエクション法とPseudomonas fluorescensTN-5固定化力ラム電解法を融合し、ニコチン酸の絶対微量定量に関して検討した。

Research Products

• [Publications] Masaki Torimura et al.: "Bioelectrochemically Accelerated Microbial Conbersion of Nicotinic Acid to 6-Hydroxynicotinic Acid on Microorganism-lmmobilized Column Electrolytic System" Chemistry Letters. 1998(4). 295-296. (1998)
• [Publications] Masaki Torimura et al.: "Continuous-Flow Column Electrolytic Spectroscopy for Two-Step One-Electron Transfer Reactions" Joumal of Electroanalytical Chemistry. 451(1/2). 229-235 (1998)
• [Publications] Masaki Torimura et al.: "Mediator-Assisted Continuous-Flow Column Electrolytic Spectroelectrochemical Technique for the Measurement of Protein Redox Potentials-Application to Peroxidase" Analytical Chemistry. 70(22). 4690-4695 (1998)
• [Publications] Masaki Torimura et al.: "Surface Characterization and On-Line Activity Measurements of Microorganisms by Capillary Zone Electrophoresis" Joumal of Chromatography,B. 721(1). 31-37 (1998)
• [Publications] Kazuyoshi Takagi et al.: "Mediated Bioelectrocatalysis Based on NAD-Related Enzymes with Reversible Characteristics" Joumal of Electroanalytical Chemistry. 445(1/2). 209-217 (1998)
• [Publications] Masa-aki Haga et al.: "Spectroelectrochemical Analysis of Intervalence Band in Mixed-Valence Di-and Tetranuclear Ru Complexes by the Flow-Through Method" Inorganic Chemistry. 37(9). 2320-2324 (1998)
• [Publications] 伊藤允好 他: "薬学機器分析" 廣川書店, 350 (1998)