| 研究課題/領域番号 |
21H01961
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分34020:分析化学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
北隅 優希 京都大学, 農学研究科, 助教 (00579302)
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| 研究分担者 |
白井 理 京都大学, 農学研究科, 教授 (40355011)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 酵素電極反応 / 酸化還元酵素 / 分子配向 / デジタルシミュレーション / バイオセンサ |
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| 研究成果の概要 |
クライオ電子顕微鏡法を用いることで、電極との電子移動特性に優れたいくつかの酸化還元酵素の立体構造を解明した。その結果、電気化学バイオセンサの基本反応である酵素電極間の電子移動反応を支配する要因として、電極表面における酵素の配向に加え、酵素内の芳香属性アミノ酸の配置が重要であることを見出した。また、参照電極から流出した重金属イオンよる酵素の失活に対して簡便かつ有効な保護法を確立した。さらに、微小電極バイオセンサの安定性を向上させるための電極設計指針を整理した。また、電極表面から溶液沖合までの電気化学測定系を統一的に表現可能なシミュレーション技術を開発した。
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| 自由記述の分野 |
電気分析化学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
生体や環境モニタリングは近年ますます重要度を高めている。その中で、安定性が高く、都度校正の不要な電気化学バイオセンサの構築技術は必須のものである。本研究では、微小電極を用いた拡散律速型バイオセンサの開発を進めてきた。その中で、いかに酵素電極間の電子移動反応を加速するか、が重要であることはすでに知られていた。本研究によって電極との電位移動特性に優れた酵素の立体構造が明らかとなり、電極表面の分子配向と、酵素を構築するアミノ酸の配置の重要性が示された。この一般指針は今後のバイオセンサ開発に伴う酵素探索において欠くことのできないものである。
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