補酵素の高効率再生を伴うバイオリアクターシステムの開発

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61550699
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 宮脇 長人 東大, 農学部, 助手 (80012053)
• Keywords: 補酵素 / NAD / アフィニティクロマトグラフィックリアクター / 脱水素酵素 / サイクリング反応 / 電気化学的補酵素酸化還元 / メディエーター

Research Abstract

1.単一酵素のみによるNADの酸化還元反応を伴う典型的モデル系として、酵母アルコール脱水素酵素を固定化したカラム状リアクターに、共役反応基質として、プロピレンアルデヒドおよびエタノールを用い、NADサイクリングを行いつつ、プロピルアルコールを生成する系について、補酵素NADは高分子化等の化学修飾をせずにnativeのままで、短時間のパルスとして供給し、酵素-補酵素間のアフィニティによって、NADの高いサイクリング数を得ようとする方式、すなわちアフィニティ・クロマトグラフィック方式について、リアクターとしての挙動、NADパルスの滞留時間分布特性について測定を行い、理論モデルと比較検討を行った結果、補酵素パルスの平均滞留時間については、理論的予測が実験結果と定性的に一致することがわかった。
2.同様のアフィニティ・クロマトグラフィック方式を用いて、二酵素共役系として、乳酸脱水素酵素/アルコール脱水素酵素共役系において、ピルビン酸からL-乳酸の生産を行い、NADの再生利用効率に対する操作条件の影響をしらべた。その結果、高固定化酵素濃度かつ低補酵素パルス濃度の条件で、NADパルスの平均滞留時間は急激に大きくなり、これに伴いNADサイクリング数も大きく増加した。
3.NADH→【NAD^+】の電極酸化を目的として、電極として、白金、グラファイトについて、また補酵素酸化反応と電極反応のメディエーターとして、ヒドロキノン,フェナジンメトサルフェート,2.6-ジクロロフェノールインドフェノール、メチレンブルーについて、サイクリックボルタンメトリーにより検討した結果、いずれもメディエーターとして有効に機能することがわかった。今後はこのような電気化学的補酵素再生系を組込んだバイオリアクターシステムの開発を計画中である。

Research Products

• [Publications] Osato Miyawaki;Kozo Nakamura;Toshimasa Yano: Proceedings of World Congress【III】of chemical Engineering. 1. 965-968 (1986)
• [Publications] Osato Miyawaki and Kozo Nakamura: "Electro-enzymology/Coenzyme Regeneration" Springer-Verlag,Heidelberg,West Germany, (1987)