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2018 年度 研究成果報告書

エコ炭素循環に向けた酵素潜在能力を最大限に活かす太陽光応答型酵素活性化デザイン

研究課題

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研究課題/領域番号 16K18296
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 生物機能・バイオプロセス
研究機関東北大学

研究代表者

中澤 光  東北大学, 工学研究科, 助教 (40584991)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードEnzyme / Nanoparticles / Assembly / Activation
研究成果の概要

地球上に最も豊富に存在する炭素源である難分解性なセルロースを、ボイラーによる加熱なしに効率的反応できるエコ炭素循環システムを構築した。海底火山由来の耐熱性セルロース分解酵素をモジュール単位に分割し、星形金ナノ粒子の表面に3次元的に再編成することで星形金ナノ粒子の太陽光を熱に変換する性質による粒子表面局所における反応温度の向上と粒子表面へのクラスター化による飛躍的な酵素活性の向上を組み合わせることで最終的に5倍の糖化活性向上に成功した。

自由記述の分野

Protein engineering

研究成果の学術的意義や社会的意義

学術的意義:無機材料表面と生体分子であるタンパク質(セルラーゼ)の界面設計制御に最も学術的意義がある。通常金属表面への固定化はほとんどの場合タンパク質を変性させたり、粒子に固定化することで、固液反応となり効率は低下する。ナノ粒子を100nm以下に設計し、安定な耐熱酵素を表面に密に配置することで可溶化させつつ酵素の失活を防ぐことで構築に成功した。この成果は他のタンパク質ー無機材料界面の設計の知見となる。
社会的意義:試験管内ではあるが、ボイラーを使わずに酵素反応ができ、酵素の長寿命化もできたため、安価な酵素反応プラントへ応用できる。また、太陽光で活性化できる安価なバイオセンサーの構築もできる

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公開日: 2020-03-30  

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