| 研究課題/領域番号 |
21K05124
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分34020:分析化学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
加藤 優 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (70709633)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | タンパク質フィルム電気化学 / 表面増強赤外吸収分光法 / 脂質二分子層 / 金属酵素 / シトクロムc酸化酵素 / 自己組織化単分子層 / 電極触媒 / 酸素還元反応 / 膜貫通型タンパク質 / 電気化学 / 膜貫通型金属酵素 / 一酸化窒素還元酵素 / チトクロムc酸化酵素 / チトクロムc / 人工生体膜 / ヘムタンパク質 / 脂質二分子膜 / 界面敏感分光計測 / 膜タンパク質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生体内反応では，複数のタンパク質が相互作用しながら電子や化学物質を受け渡し，効率よくかつ選択的に生体反応を進めている．本研究では，複雑な生体内反応を理解するためのモデル反応場として，生体内環境に近い状態での酵素反応を追跡可能にする人工生体膜を電極表面に構築し，タンパク質同士の相互作用，タンパク質の向きや構造変化が酵素活性へ与える影響の理解を深める．
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| 研究成果の概要 |
本研究では電極表面において擬似生体膜を構築し，タンパク質-タンパク質間相互作用における酵素活性等への影響を調べるための反応場として利用した．具体的には，膜貫通型金属酵素であるシトクロムc酸化酵素をAu電極表面に固定化後，そのタンパク質を起点として，リン脂質からなる脂質二分子層を構築し，更に，水溶性酸化還元タンパク質であるシトクロムcとの相互作用による電気化学酵素活性への影響をタンパク質フィルム電気化学により調べた．その結果，酵素活性が脂質二分子層の流動性の違いに伴い向上すること，また，タンパク質間相互作用によっても向上することが明らかとなった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究によって，酸化還元酵素およびタンパク質における脂質ータンパク質およびタンパク質ータンパク質相互作用により酵素活性が変化することが明らかとなった．電極を支持基板として用いることで，電子源としての試薬等を加えることなく，金属タンパク質への電子移動，すなわち酵素の酸化還元状態や活性を制御可能となる．そのため，プロテオリポソーム等の反応場では困難なタンパク質相互作用のみによる酵素活性への影響を理解することができた．今後はこの反応場を利用することで，様々な膜貫通型金属酵素の酵素反応機構の理解やバイオセンサー・デバイスの開発へと進展すると期待している．
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