| 研究概要 |
生物が持つ水素の代謝能力の本質はヒドロゲナーゼという金属タンパク質である。ヒドロゲナーゼは水素の酸化・還元を触媒する機能を持つ。従って本酵素の工業的利用の可能性を探る研究は新規燃料電池の開発や石油に変わるクリーンエネルギー生成の道を拓くことにつながると期待できる。活性部位のNi原子は空気中でIII価の酸化状態であるがそれには二つの状態が存在することが最近明らかにされた.それらはESRの測定によるNiのg値が(2.01,2.24,2.32)となるNi-A型と(2.01,2.16,2.33)のNi-B型と呼ばれる。Ni-A型は不活性-安定型分子であり,Ni-B型という活性準備-不安定型である。酵素が触媒作用を示すためにはNi-B型が必要であるが,触媒作用を休止するにはNi-A型にならなければ酵素を安定に取り扱うことはできない.本研究では、両者を完全に造り分ける方法を確立し,ヒドロゲナーゼの機能発現に至る過程を自在に操る方法を開発することを目指した。
通常菌体から精製したままの酵素はNi-A型とNi-B型の混合物である.本研究ではこの混合物である精製酵素溶液に50mMのNa_2Sを加えた後、それを空気に暴露することにより、純粋なNi-A型のみからなる酵素溶液を調製することに成功した。この過程においてNa_2S添加後、空気に暴露する前にNi-A型とNi-B型の中間体を経ていることも見出した。中間体生成時には、酵素中の電子伝達ユニットである3個のFe-Sクラスターのうち、Fe_3S_4のクラスターのみが酸化-還元を繰り返していることがわかった。今後は、Ni-A型とNi-B型のそれぞれについてX線結晶構造解析を行い、本活性部位の活性化機構を完全に解明していく予定である。また中間体の構造を分光学的および結晶構造化学的に解明し行きたい.
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