遺伝子レベルでの酵素分子配向制御による機能性デバイスの創成

2007 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 18510097
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 末 信一朗 福井大学, 工学研究科, 准教授 (90206376)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2007
• キーワード: 分子配向 / 配向制御 / バイオセンシング / 電子伝達

研究概要

本研究では酵素分子の配向制御を目指す目的で、まず、酵素分子に遺伝子工学的手法を用いてヒスチジンオリゴマーなどの分子を導入し、これをタグとすることで分子の向きを揃えて電極上に展開することを試みた。ここで用いたL-プロリン脱水素酵素は、色素依存型脱水素酵素であり、4つのサブユニットからなる。酵素反応において基質であるL-プロリンから各サブユニットに含まれるFAD、FMNを通じて電極上に電子伝達の流れの向きがあることが知られており、本酵素を電極上にある一定の向きをそろえて配向固定することで電極及びメディエータを介した電子伝達について電気化学的な応答との相関や、タンパク質のコンフォメーションと電気化学的な応答との相関、安定性について検討を行った。これら4つのサブユニットのそれぞれのN末端アミノ酸にヒスチジン6量体を遺伝子レベルで融合導入し、ニトリロ3酢酸部位を持つ化合物を調製し金属と錯体形成させ、電極上へ酵素を配置した。その結果、L-ProDHのαサブユニットを電極側に配向固定した電極が他のサブユニットを電極側に固定化した場合より高い応答を示した。このことから、α subunitが電極側に位置していると、基質との触媒部位を有するβ subunitが、バルクに位置するため酵素反応の進行がより効率的であることがわかり、酵素分子内の電子の流れと電極上の酵素の配向についての知見を得ることができた。

研究成果

• [雑誌論文] 電気化学的DNAセンシング (2008)
  • 著者名/発表者名: 末 信一朗、片山 秀夫
  • 雑誌名: マテリアルインテグレーション (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Target DNA sensing using mediator modified primer (2008)
  • 著者名/発表者名: Suye, T. Kobayashi
  • 雑誌名: JP ページ: 2008-89444
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Enhancement of substrate recognition ability by combinatorial mutation of β-glucosidase displayed on the yeast cell surface. (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Fukuda, H. Sahara, S. Suye, M. Ueda
  • 雑誌名: Appl. Microb. Biotechnol. 76 ページ: 1027-1033
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] サルモネラ等食中毒菌の迅速・高感度な検出を目的とした電気化学的DNAセンシングシステムの開発 (2007)
  • 著者名/発表者名: 末 信一朗
  • 雑誌名: 食品工業 50 ページ: 46-51
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Enhancement of substrate recognition ability by combinatorial mutation of □-glucosidase displayed on the yeast cell surface (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Fukuda, H. Sahara, S. Suye, M. Ueda, S. Suye
  • 雑誌名: Appl. Microb. Biotechnol 76 ページ: 1027-10
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Electrochemical DNAsensing system for sensitive and rapiddetection of food poising microoraganism such as Salmonella (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Suye
  • 雑誌名: Shokuhin Kogyo 50 ページ: 46-51
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Molecular film assembled detection system for biosensors by layer-by-layer adsorption (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Suye, H. Zheng
  • 雑誌名: Smart Biosensor, G. K. Knopf, ed. Marcell Deckker, NY ページ: 223-230
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] L-Proline sensor based on layer-by-layer immobilization of thermostable dye-linked L-proline dehydrogenase and polymerized mediator (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Zheng, Y. Hirose, T. Kimura, S. Suye, T. Hori, H. Katayama, J. Arai, R. Kawakami, T. Ohshima
  • 雑誌名: Sci. Technol. Adv. Mat. 7 ページ: 243-248
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] L-Proline sensor based on layer-by-layer immobilization of thermostable dye-linked L-proline dehydrogenase and polymerized mediator (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Zheng, Y. Hirose, T. Kimura, S. Suye, T. Hori, H. Katayama, J. Arai, R. Kawakami, T. Ohshima
  • 雑誌名: Sci. Technol. Adv. Mat 7 ページ: 243-248
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] DNA computer and artifical DNA (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Suye
  • 雑誌名: Future Textile, Sen-I Sha (Osaka) ページ: 397-400
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Electrochemical DNA sensing
  • 著者名/発表者名: S. Suye, H. Katayama
  • 雑誌名: Material Intergaration (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Oriented immobilization and electron transfer of hyperthermostable L-proline dehydrogenase on the modified electrode (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Suye, T. Terail, S. Shiraishil, H. Sakuraba, T. Ohshima
  • 学会等名: Biosensor 2008
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2008-05-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Oriented immobilization and electron transfer of hyperthermostable L-proline dehydrogenase on the modified electrode (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Suye, Y. Hirose, R. Kawasaki, H. Sakuraba, T. Ohshima
  • 学会等名: Annual Meeting of Japan Society for Bioscience, Biotechnology, and Agrochemistry
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20070026
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 磁性ビーズを組み合わせた有害微生物の電気化学的高感度DNA検出システム (2007)
  • 著者名/発表者名: 白石 智美, 寺井 利光, 吉川 達剛, 末 信一朗
  • 学会等名: 2007年度第59回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2007-09-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Sensitive electrochemical DNA sensing for microoraganisms combined with magnetic beads separation (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Shiraishi, T. Terai, T. Yoshikawa, S.Suye
  • 学会等名: 59th The Society for Biotechnology, Japan Annual Meeting
  • 発表場所: Higashi-Hiroshima
  • 年月日: 2007-09-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Microbacterium luteolum由来diaphoraseによるNAD^+の再生 (2007)
  • 著者名/発表者名: 黒川純司、浅野学、牧野祥嗣、末信一朗、伊藤伸哉
  • 学会等名: 2007年度第59回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2007-09-26
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Regenaration of NAD+ using Microbacterium luteolum diaphorase (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Kurokawa, M. Asano, S. Makino, S. Suye, N. Itoh
  • 学会等名: 59th The Society for Biotechnology, Japan Annual Meeting
  • 発表場所: Higashi-Hiroshima
  • 年月日: 2007-09-26
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 電子伝達性向上を目指したL-プロリン脱水素酵素の創成 (2007)
  • 著者名/発表者名: 末 信一朗、寺井利光、白石智美、櫻庭春彦、大島敏久
  • 学会等名: 第11回多目的酸素電極装置研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-09-08
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Genetic creation of L-proline dehydrogenase for impriovement of electron transfer (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Suye, T. Terai, S. Shiraishi, H. Sakuraba, T. Ohshima
  • 学会等名: 11th Oxygen Electrode Research Annual Meeting
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2007-09-08
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Oriented immobilization and electron transfer of hyperthermostable L-proline dehydrogenase on the modified electrode (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Suye, Y. Hirose, R. Kawasaki, H. Sakuraba, T. Oshima
  • 学会等名: 日本農芸化学会2007年度大会03A01a09
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-03-26
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Electrochemical DNA in situ detection for Salmonella sp (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Katayama, T. Yoshikawa, K. Inoue, S. Suye
  • 学会等名: 10th Oxygen Electrode Research Annual Meeting
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2006-09-19
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] サルモネラ等食中毒菌のin situ検出を目的とした電気化学的DNAセンシングシステム技術の開発 (2006)
  • 著者名/発表者名: 片山 秀夫, 吉川 達剛, 井上薫, 末 信一朗
  • 学会等名: 第10回多目的酸素電極装置研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2006-09-05
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] DNA sensing system for Salmonella sp. combined with magnetic beads separation (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshikawa, S. Suye, T. Hori, H. Katayama, J. Arai
  • 学会等名: Annual Meeting of Japan Society for Bioscience, Biotechnology, and Agrochemistry 2006
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2006-03-26
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Oriented immobilization of thermostable L-prolina dehydrogenase (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Terai, Y. Hirose, S. Suye, T. Hori, R. Kawakami, H. Sakuraba, T. Ohshima
  • 学会等名: Annual Meeting of Japan Society for Bioscience, Biotechnology, and Agrochemistry 2006
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2006-03-26
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Layer-by-layer and oriented immobilization of and electron transfer of hyperthermostable L-proline dehydrogenase on the modified electrode (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Suye, Y. Hirose, M. Zaleska, H. Zheng, T. Hori, R. Kawakami, H. Sakuraba, T. Ohshima
  • 学会等名: The 2nd International Meeting on Microsensors and Microsystems, F8 Tainan
  • 発表場所: Taiwan
  • 年月日: 2006-01-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] Smart Biosensor (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Suye and H. Zheng
  • 総ページ数: 223-230
  • 出版者: Molecular film assembled detection system for biosensors bylayer-by-layer adsorption, G. K. Knopf, ed., Marcell Deckker, NY
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] DNAコンピュータ、人工DNA 「Future Textile」(分担執筆) (2006)
  • 著者名/発表者名: 末 信一朗
  • 総ページ数: 397-400
  • 出版者: 繊維社(大阪)(2006)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [備考] 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • URL: http://acbio2.acbio.fukui-u.ac.jp/bioeng/suye/work.htm
• [産業財産権] メディエータ修飾プライマーを用いた標的DNAのバイオセンシング方法 (2008)
  • 発明者名: 末 信一朗、小林 剛
  • 権利者名: 福井大学
  • 産業財産権番号: 特願2008-89444
  • 出願年月日: 2008-03-31
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より