2004 Fiscal Year Annual Research Report
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14350431
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| Research Institution | National University Corporation Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
早出 広司 国立大学法人東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 教授 (10187883)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池袋 一典 国立大学法人東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 助教授 (70251494)
FERRI Stefano R. 国立大学法人東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 助手 (90334474)
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| Keywords | 酸素反応 / 触媒・化学プロセス / チトクローム / ナノバイオ / 電子伝達 / バイオエレクトロニクス / バイオセンサー |
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| Research Abstract |
最終年度では、チトクロームb562(b562)のインターフェイス分子としての有用性をバイオプロセス開発において検討することとした。
まず、脱水素酵素として酢酸菌の膜画分に存在するピロロキノリンキノンを補酵素とするソルビトール脱水素酵素(PQQSLDH)を用い、糖アルコールの酵素変換反応への応用を検討した。すなわち、酢酸菌から調製したPQQSLDHと大腸菌により組換え生産したb562とを種々の混合比にて電極表面に固定化し、ソルビトールの酵素酸化反応を電極での酵素の再酸化反応と共役させた。しかし、期待されたような電子移動が観察されなかった。PQQSLDHはこれまでに成功している他のPQQ酵素とほぼ同様な構造を有していると予測されることから、表面電荷の違いがインターフェイス分子との電子授受を阻んでいると考えられた。今後、b562の表面電荷分布とPQQSLDHに対して最適化することにより、新たなインターフェイス分子の構築が期待される。
さらにb562を用いる微生物変換プロセスについても検討した。PQQを補酵素とする水溶性グルコース脱水素酵素(PQQGDH)はさまざまな単糖類のみならず二糖・三糖類も基質とすることから新しい糖類誘導体の酵素としても注目されている。しかし、本酵素は大腸菌において組換え生産しても呼吸電子伝達鎖と共役していないことから、最終電子受容体を供給しなければ微生物変換プロセスは構築できない。そこで、大腸菌のペリプラズムにPQQGDHとともにb562を組換え発現させた。その結果、大腸菌は電極との直接電子移動が可能となり、グルコース添加にともない、酸化電流が観察された。すなわち、PQQGDHを用いる糖類の微生物電気化学反応がb562をインターフェイス分子として用いることで達成された。このように本研究にて開発されたインターフェイス分子はバイオセンサーへの応用だけでなく、バイオプロセスにも極めて有用な技術であることが示された
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