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2011 年度 実績報告書

ヘムタンパク質階層プログラミングによる機能性デバイスの創製

公募研究

研究領域配位プログラミング ― 分子超構造体の科学と化学素子の創製
研究課題/領域番号 22108518
研究機関大阪大学

研究代表者

小野田 晃  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60366424)

キーワードタンパク質集合体 / ヘムタンパク質 / タンパク質階層プログラミング / バイオデバイス / バイオデバイス / バイオデバイス
研究概要

本研究では、電子移動・触媒・センサー機能を有するヘムタンパク質をターゲットとして、プログラム化されたヘムタンパク質階層構造を電極基板上へ構築し生体分子デバイスの創製をめざした。ヘムタンパク質超分子からなる集合体を活用して、ヘムタンパク質が基板表面に階層化したメゾスコピック界面の機能を明らかにした。ヘムタンパク質のヘム-タンパク質マトリクス相互作用により、自律凝集的に階層化したタンパク質集合構造を組み上げることが可能である。昨年度に引き続き、本年度は、この系に対して、光電変換の特性を組み込むために、亜鉛プロトポルフィリン (ZnPP) を含むタンパク質階層構造の構築を行った。電子伝達タンパク質シトクロムb562 の表面に ZnPPを結合したタンパク質をユニットとして亜鉛置換型のタンパク質集合体を調製した。一方で、ZnPP を金電極の表面の単分子膜状にアミド結合を介して修飾後に、タンパク質集合体を電極上にタンパク質とZnPP の相互作用を利用して固定化した。また、固定化するリンカーの長さを変えて、種々の電極修飾を行った。このタンパク質メゾスコピック界面の構造を詳細に調べると同時に、光電変換特性の検討を行った。まず、QCM、交流インピーダンス測定により、ZnPP修飾基板上にタンパク質オリゴマーを積層できていることを確認した。このタンパク質階層化電極の光照射時のカソード及びアノード電流を調べたところ、積層化によって光電流量が増大しており、タンパク質階層プログラミングにより電極界面特性の機能向上可能であることを見出した。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 3件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Supramolecular Linear Assemblies of Cytochrome b562 Immobilized on a Gold Electrode2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Kakikura, Akira Onoda, Emi Kubo, Hiroaki Kitagishi, Taro Uematsu, Susumu Kuwabata, and Takashi Hayash
    • 雑誌名

      J. Inorg. Organomet. Polym. Mat.

      巻: 23 ページ: 172-179

    • DOI

      DOI: 10.1007/s10904-012-9737-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocatalytic Hydrogen Evolution by a Diiron Hydrogenase Model Based on a Peptide Fragment of Cytochrome c556 with an Attached Diiron Carbonyl Cluster and an Attached Ruthenium Photosensitizer2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Sano, A. Onoda, T. Hayashi
    • 雑誌名

      J. Inorg. Biochem.

      巻: 105 ページ: 159-162

    • DOI

      10.1016/j.jinorgbio.2011.07.010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fibrous supramolecular hemoprotein assemblies connected with synthetic heme dimer and apohemoprotein dimer2012

    • 著者名/発表者名
      A. Onoda, A. Takahashi, K. Oohora K, Y. Onuma, T. Hayashi
    • 雑誌名

      Chemistry & Biodiversity

      巻: 9 ページ: 1689-1692

    • DOI

      10.1002/cbdv.201100434

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photochemical Properties of a Myoglobin-CdTe Quantum Dot Conjugate2012

    • 著者名/発表者名
      A. Onoda, T. Himiyama, K. Ohkubo, S. Fukuzumi, T. Hayashi
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 48 ページ: 8054-8056

    • DOI

      10.1039/C2CC33046F

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Rhodium Complex-Linked beta-Barrel Protein as a Hybrid Biocatalyst for Phenylacetylene Polymerization2012

    • 著者名/発表者名
      A. Onoda, K. Fukumoto, M. Arlt, M. Bocola, U. Schwaneberg, T. Hayashi
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 48 ページ: 9756-9758

    • DOI

      10.1039/C2CC35165J

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Supramolecular assembling systems formed by heme-heme pocket interactions in hemoproteins2012

    • 著者名/発表者名
      K. Oohora, A. Onoda, T. Hayashi
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 48 ページ: 11714-11726

    • DOI

      10.1039/c2cc36376c

    • 査読あり
  • [学会発表] Programmed Hierarchical Assemblies of Hemoproteins toward Functional Biodevices2012

    • 著者名/発表者名
      A. Onoda
    • 学会等名
      Japan-Taiwan Bilateral Workshop on Nano-Science 2012
    • 発表場所
      Osaka
    • 年月日
      20121204-20121206
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of Heme-tethered Polythiophene toward a Hemoprotein-Conductive Polymer Conjugate2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Umeda, A. Onoda, T. Hayashi
    • 学会等名
      Japan-Taiwan Bilateral Workshop on Nano-Science 2012
    • 発表場所
      Osaka
    • 年月日
      20121204-20121206
  • [学会発表] Construction of Semiconducting Composite Materials Immobilized with Metal Nanoparticle Assemblies Using Biotin-Avidin Technology2012

    • 著者名/発表者名
      H. Harada, A. Onoda, T. Hayashi
    • 学会等名
      Japan-Taiwan Bilateral Workshop on Nano-Science 2012
    • 発表場所
      Osaka
    • 年月日
      20121204-20121206
  • [学会発表] Programmed Hemoprotein Assemblies toward Biodevices2012

    • 著者名/発表者名
      A. Onoda, T. Hayashi
    • 学会等名
      The First International Symposium on Biofunctional Chemistry (ISBC2012)
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      20121128-20121130
    • 招待講演
  • [学会発表] Programmed Hierarchical Assemblies of Hemoproteins toward Functional Biodevices2012

    • 著者名/発表者名
      A. Onoda
    • 学会等名
      the Japanese-German Symposium on Coordination Programming
    • 発表場所
      Muenster, Germany
    • 年月日
      20121025-20121027
    • 招待講演
  • [学会発表] ビオチン-アビジン相互作用を利用した高密度な金属ナノ粒子集合構造を界面にもつ半導体複合材料の構築2012

    • 著者名/発表者名
      原田 裕史、小野田 晃、林 高史
    • 学会等名
      錯体化学会第62回討論会
    • 発表場所
      富山
    • 年月日
      20120921-20120923
  • [学会発表] ミオグロビン-CdTe半導体ナノ粒子複合体の光反応挙動評価2012

    • 著者名/発表者名
      氷見山 幹基、小野田 晃、林 高史
    • 学会等名
      第8回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20120906-20120910
  • [学会発表] Programmed Hemoprotein Assemblies on Gold Surfaces2012

    • 著者名/発表者名
      A. Onoda, T. Hayashi
    • 学会等名
      GOLD2012
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      20120905-20120908
  • [学会発表] Photochemical Properties of Myoglobin-CdTe Quantum Dot Conjugates2012

    • 著者名/発表者名
      T. Himiyama, A. Onoda, T. Hayashi
    • 学会等名
      Internatinal conference of porphyrin and phthalocyanine (ICPP-7)
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      20120701-20120706
  • [学会発表] ヘムタンパク質-半導体ナノ粒子複合体の光機能評価2012

    • 著者名/発表者名
      氷見山 幹基、小野田 晃、林 高史
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      草津
    • 年月日
      20120322-20120325
  • [学会発表] ビオチン-アビジン相互作用を用いた金属ナノ粒子-半導体ナノ複合材料の構築と光反応触媒への応用2012

    • 著者名/発表者名
      原田 裕史、小野田 晃、林 高史
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      草津
    • 年月日
      20120322-20120325
  • [学会発表] ポリアミン修飾ヘムを用いたDNA-ヘムタンパク質複合体形成とアルデヒド化デキストランによる架橋効果2012

    • 著者名/発表者名
      大下 佳織、古我 怜恵、小野田 晃、林 高史
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      草津
    • 年月日
      20120320-20120325
  • [学会発表] ヘムタンパク質階層プログラミングによるバイオデバイス界面構築2012

    • 著者名/発表者名
      小野田 晃
    • 学会等名
      配位プログラミング第4回公開シンポ
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      20120128-20120129
  • [産業財産権] ビオチンとストレプトアビジンタンパク質により形成された金属ナノ粒子集合体2012

    • 発明者名
      林高史、小野田晃、原田裕史、島崎由治
    • 権利者名
      国立大学法人大阪大学、株式会社日本触媒
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2012-196667
    • 出願年月日
      2012-09-06
  • [産業財産権] ビオチンとストレプトアビジンタンパク質により形成された金属ナノ粒子集合体を高密度担持した固体複合材料2012

    • 発明者名
      林高史、小野田晃、原田裕史、島崎由治
    • 権利者名
      国立大学法人大阪大学、株式会社日本触媒
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2012-196668
    • 出願年月日
      2012-09-06

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公開日: 2015-05-28  

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