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環境に応じて機能を発現するインテリジェント材料の開発が望まれている。本研究ではアロステリック酵素の活性制御機構を模擬して、特定分子に応答して活性が制御される酵素分子リアクターの設計を目的とした。このためビオチン結合タンパク質アビジンを調節部位のモデルと見立て、ビオチンアナログを化学修飾した酵素分子を触媒部位のモデルとして用いて両者のアフィニティ結合によりビオチン分子に応答して活性を発現する酵素分子リアクターシステムの構築を図り、次のような成果を得た。
(1) 平成8年度には、ビオチンアナログであるHABA(ヒドロキシベンゼンアゾ安息香酸)で化学修飾したβ-ガラクトシダーゼを調製し、アビジン共存下と非共存下でHABA酸修飾酵素の活性を測定比較し、最適条件下に置いては複合体形成により活性が60%近くまで抑制され、ビオチンの添加によりその活性をほぼ100%近くに回復できることを示した。
(2) 平成9年度はさらに活性の大きな変化の制御を実現することを目指して、酵素蛋白質の活性部位近くにビオチンやそのアナログ分子を修飾をすることを考えた。酸化還元補酵素FADの誘導体を化学合成し、ビオチン修飾を行った。その後FADを補酵素として要求するD-アミノ酸オキシダーゼのアポ酵素と再構成させることによって活性型酵素を得た。この酵素では触媒部位にスペーサーを介してビオチン分子が化学結合しているため、アビジン蛋白質の添加を行うと、複合体形成により酵素活性部位が明らかにブロックされ、酵素活性は、初期の30%以下にまで抑制された。次いで遊離ビオチン分子の添加により複合体の解離を起こさせ、部分的ではあるが酵素活性を回復することに成功した。今後HABA修飾補酵素を用いれば活性の回復率が向上するものと期待している。
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