| 研究課題/領域番号 |
21K18937
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 佐賀大学 |
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研究代表者 |
堀谷 正樹 佐賀大学, 農学部, 准教授 (80532134)
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| 研究分担者 |
大久保 晋 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 准教授 (80283901)
原 茂生 神戸大学, 研究基盤センター, 特命技術員 (60520012)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 金属酵素 / 電子常磁性共鳴 / テラヘルツ / ヘムタンパク質 / 高周波数強磁場ESR / 整数スピン / 金属タンパク質 / 電子スピン共鳴法 / 整数スピン系 / 高周波数・強磁場ESR / ジャイロトロン / 強磁場 / テラヘルツESR / ヘム酵素 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電子スピン共鳴法（ESR）はこれまで数多くの金属酵素研究に応用されてきた。しかし、市販の装置では測定対象が半整数スピン系の時のみに限定される。このデメリットを解消するため、強磁場・高周波数のESR装置の開発が行われているが、低感度装置であるため希薄スピン濃度系である金属酵素への応用研究はほとんどなされていない。本研究では全ての金属酵素が測定対象になる高感度テラヘルツESR装置を開発し、長年多くの研究者によって注目され続けているヘム酵素の反応多様性について、電子状態・配位構造の両面から解き明かす。さらに、ESR法があらゆる生体分子に適用できるようにし、生体分子ESRの研究拠点になることを目指す。
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| 研究成果の概要 |
金属酵素は金属イオンの電子状態を上手く操作することで機能発現していることが知られているが、市販のESR装置では半整数スピンをもつもののみが研究対象であった。そこで、すべての金属酵素を測定対象とすべく高周波数・強磁場ESR装置の開発および金属酵素のESR信号検出に取り組んだ。
これまでに開発してきた高周波数ESR装置では感度不足なため金属酵素のようなスピン濃度希薄系では信号が観測できないことが分かった。そこで従来より1,000～1,000,000倍高出力なジャイロトロン高周波数発振器を利用したESR測定に取り組み、世界で初めて金属タンパク質由来のジャイロトロンテラヘルツESR信号の観測に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高検出感度である熱検出器および高出力発振器であるジャイロトロンを利用することで、これまで不可能だと考えられていた金属タンパク質の高周波数・強磁場電子スピン共鳴（ESR）信号の観測に成功した。これにより市販の装置で信号検出できる金属タンパク質以外の試料や反応中間体も研究対象となることが明らかになった。また、ジャイロトロンを利用した最大出力テラヘルツ光を利用することで、市販の装置ではESR信号を飽和させることのできない金属タンパク質も飽和させられることが明らかになった。この現象は通常のESRより発展的な測定法である電子-核二重共鳴法（ENDOR）への応用が可能であることを示している。
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