| 研究課題/領域番号 |
15K14715
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
美川 務 国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 専任研究員 (20321820)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | バイオ燃料電池 / バイオ電池 / 酵素利用学 |
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| 研究実績の概要 |
生命は摂取した食物を代謝する過程において、生命活動に必要なエネルギーを非常に高い効率で生産している。バイオ燃料電池はこの過程を模倣した発電技術であり、酸化酵素と還元酵素を組み合わせることにより有機物の化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する。このように原理は単純なバイオ燃料電池であるが、現状のバイオ燃料電池では燃料であるグルコースを一段階酸化して2電子を引き抜くのみで、生成物のグルコン酸は利用されることなく捨ててしまっている。そこで、本応募課題では生成されたグルコン酸をさらに酸化する酵素を獲得し、より燃料を効率良く使用することにより、バイオ燃料電池の容量を向上させることを目的としている。
昨年度までにグルコン酸をさらに酸化できるAcinetobacter calcoaceticus由来のグルコース脱水素酵素の大量調製を終え、既に本変異酵素を用いて4電子を取り出せることを確認している。そこで、28年度はなぜこの変異体がグルコン酸を認識できるのか、そのメカニズムを明らかにするために、本変異酵素のＸ線結晶構造解析を行った。野生型の結晶化条件を中心に、沈殿剤濃度やpHを変化、また少量のアルコール類を添加することにより、再現性良く良質の結晶を得る条件を確立した。そして、本結晶を用いて構造解析を行った結果、1.4Åの高分解能で変異体酵素の構造が決定された。得られた構造から、変異体では次の基質であるグルコン酸と水溶液中で平衡状態にあるグルコノラクトンが無理なく基質結合部位に入ることが明らかになった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
多段階反応自体をさらに進めるには至らなかったが、2段階目まで進める変異体酵素の構造決定が行えた点は良かったと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
さらなる多段階に必要な酵素の獲得を行いつつ、得られた変異体構造をもとに新たな変異酵素のデザインを行う予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
誌上発表に必要な費用として計上していたものだが、発表は来年度にすることとし、本費用も来年度に使用することにしたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
成果発表費用として使用する予定である。
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