2015 Fiscal Year Annual Research Report
酵素過程の逆反応実現により水から還元力を取り出す試み
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26650031
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
櫻井 武 金沢大学, 物質化学系, 教授 (90116038)
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2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | マルチ銅オキシダーゼ / タイプ１銅 / 三核銅部位 / 酸素４電子還元 / 水の酸化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１. マルチ銅オキシダーゼであるCueOとビリルビンオキシダーゼのタイプI銅の軸配位子であるメチオニンをグルタミンに置換して、酸化還元電位を負電位シフトさせた変異体を作成した。作成した変異体は酵素活性を失っていたが、様々のカーボン系の電極材料（メソポーラスカーボンやカーボンナノチューブなど）によってサイクリックボルタンメトリー測定が可能であり、負電位シフトしたタイプI銅由来の還元波を示した。嫌気下でのサイクリックボルタンメトリーでは、三核銅部位に由来する酸化還元波は観測出来なかったことから、目的とした水分子の酸化は起こっていないものと思われる。
２. ビリルビンオキシダーゼのタイプI銅配位子のメチオニンからグルタミンへの変異体について電極とタンパク質の会合状況と電子伝達部位を調べるため、X線結晶構造解析した。変異導入は予定通り成功しているが、活性部位付近のアミノ酸残基のいくつかが酸素化されていることが判明し（マルチ銅オキシダーゼでは初めての知見）、酵素活性消失の原因は複数である可能性が高いことがわかった。結果については、精密化が完了次第発表する予定である。
３. CueOのタイプI銅配位子であるヒスチジンやシステインへの水素結合の形成や除去、軸配位子の除去などにより酸化還元電位を正電位シフトさせ、これらおよび野生型のビリルビンオキシダーゼについて、様々のカーボン系の電極材料を用いて、酸素の存在下及び非存在下でサイクリックボルタンメトリー測定を行った。酸素の４電子還元を示す明瞭な現象は見られたが、水の酸化を示す結果は基本的に得られなかった。ごく小さな酸化波が得られることもあったが、再現性が悪く、現実かどうか確認できなかった。
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