再構成電子伝達金属蛋白質―自己組織化膜複合電極系光合成素子の開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14050078
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 西山 勝彦 熊本大学, 工学部, 助教授 (10202243)
• 研究分担者: 谷口 功 熊本大学, 工学部, 教授 (90112391)
• キーワード: 自己組織化単分子膜 / 修飾電極 / 光誘起電子移動反応 / 再構成蛋白質 / 亜鉛ミオグロビン / NADPH / 光還元

研究概要

等電点が約7.0である亜鉛ミオグロビンの他に、等電点が約10である亜鉛チトクロムc、等電点が約6.5である亜鉛チトクロムb_<562>などの種々の再構成タンパク質を合成し、その光増感部位及び酵素としての機能を評価した。亜鉛チトクロムb_<562>はミオグロビンと同様に再構成によって得た。
窒素雰囲気下で所定の濃度の再構成チトクロムb_<562>、トリエタノールアミン、NADP^+を含む溶液にキセノンランプの可視部(λ>390nm)を照射し、光反応に伴う吸収スペクトルの変化を測定した。光照射前のスペクトルでは約420nmにチトクロムb_<562>のソーレーバンドが観測された。光照射に伴いこのソーレーバンドは徐々に減少し、4時間の照射で吸光度が光照射前の30%程まで減少するとともに、340nmのNADPHの吸収に由来するバンドが徐々に増加した。この状態ではScheme 1に示した光触媒反応が起こっていると考えられる。興味深いことに、光照射を停止してもこの還元反応は徐々に進行することがわかった。すなわち、亜鉛チトクロムb_<562>は反応初期は光触媒として機能していたものの、それ自信の光反応によって、光触媒から暗所においても機能する「酵素」的な挙動を示すことがわかった。暗所での還元反応速度は比較的遅いが、3.5時間の光照射後、9日でNADPHの収率は50%となった。この暗所での還元反応はチトクロムb_<562>に特定される反応ではなく、亜鉛ミオグロビンを増感色素/酵素として用いた場合においても観測された。また、等電点あるいは分子量などのタンパク質としての性質が大きく異なるにもかかわらず、他の条件が同一であれば、ほぼ同様の光還元-化学還元の機能を示した。

研究成果

• [文献書誌] Katushiko Nishiyama, Atsuhi Kubo, Akihiro Ueda, Isao Taniguchi: "Surface pKa of Amine-Terminated Self-assmebled Monolayers Evaluated by Direct Observation of Counter Anion by FT-Surface Enhanced Raman Spectroscopy"Chemistry Letters. 17. 80-81 (2002)
• [文献書誌] Atsushi Kubo, Katsuhiko Nishiyama, Isao Taniguchi: "Evaluation of pKa for Amine-Terminated Self-assmebled Monolayers by FT-Surface Enhanced Raman Spectroscopy"Asian Conference on Electrochemistry 2002 and The 5^<th> Korea-Japan Joint Seminar on Electrochemistry. 326-327 (2002)
• [文献書誌] Taro Yamada, Nao Takano, Tomoyuki Inoue, Tetsuya Osaka, Katsuhiko Nishiyama, Hiroshi Harada, Yosuke Tanaka, Isao Taniguchi: "Organic Ultra Thin Films Covalently Bonded n Si (111) Prepared by Grignard Reaction"Asian Conference on Electrochemistry 2002 and The 5^<th> Korea-Japan Joint Seminar on Electrochemistry. 360-361 (2002)
• [文献書誌] Katsuhiko Nishiyama, Yasuhiro Mie, Chiho Yamada, Midori Kishita, Hideyuki Nagai, Isao Taniguchi: "Photoinduced Enzyme Reaction of Reconstituted Myoglobin"、14^<th> International Conference on Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy"14^<th> International Conference on Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy. W3-P-5 (2002)
• [文献書誌] Taro Yamada, Nao Takano, Tomoyuki Inoue, Tetsuya Osaka, Hiroshi Harada, Katsuhiko Nishiyama, Isao Taniguchi: "C-Si Single Covalent Bonds Fixing CH_3 Groups Prepared by Chemical Reaction of CH_3MgBr and H : Si (111)"Surface Science. (in press).