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生体内の有機補酵素としてキノン類が酸化還元反応に関与していることが広く知られている。本研究では、キノン部位を持つ、人工系で電子のスムースな移動を制御できる化合物を合成し、これらの化合物を電極上に集積させ、さらにその先にタンパク質等の機能性分子を固定化することを目的とする。14年度において、フェナントロリンキノン(dpq)を有する錯体、dpq銅錯体、dpqルテニウム錯体の合成をおこない、それらの錯体の性質を明らかとするとともに、電極上へ固定化する方法を検討した。15年度には、キレート効果による錯体の安定化に期待し、新たにチオール基を持ったビピリジンを合成し、単分子膜上にdpq錯体を固定化することを試みた。電極へ固定化されたかどうか、電極表面がどのような状態であるかの評価を、この電極自身を作用極とした電気化学法によって定量的に行った。また、オルトキノンの求核試薬との反応性について、キノン化合物だけの場合と、配位子として重金属に結合した場合の違いを検討するために、ルテニウム錯体を合成し、フェロセンアミンとの反応性の比較検討を行った。その結果、キノン化合物がルテニウムに配位した場合、キノン部位の反応性が高くなることが示され、キノンのみを電極上に固定化するよりも、錯形成させてから固定化させる方が有利であることが明らかとなった。また、固定化するのに適したタンパク質素材として、電極上での安定化を意識して、好酸好熱性古細菌由来のシトクロムP450の発現系の構築を行った。電極への固定化の前段階として、界面活性剤の二重膜中に包括することでP450stが、明瞭な酸化還元応答するという結果を得た。昇温してCV測定を行ったところ、この酸化還元応答は80℃まで観測された。この酵素の電極上への固定化が今後の課題となる。
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