[发明专利]酶电极,酶电极生产方法,使用酶电极的传感器和燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及酶电极和生产酶电极的方法。

背景技术

氧化还原(redox)酶当与底物反应时在底物和辅因子之间转移电子。因此，如果这些电子能够被转移到导电元件上，则能够实现利用酶特征的传感器和燃料电池。

在许多情况下，氧化还原酶的氧化还原中心位于具有三维结构的蛋白质内部深处(氧化还原中心也被称为活性位置或活性部位)。由于这个原因，通常难以有效地检测活性部位和导电元件之间的电子转移。

为了克服这个困难，发展了一种方法，该方法将酶和导电元件通过一种被称为介质的物质电连接。该介质能够进入构成酶的蛋白质内部。因此，当介质位于活性部位附近时，在氧化还原反应过程中产生的电荷能够通过介质被转移到导电元件上。换句话说，作为参与活性部位电子转移的介质扩散或介质之间电子跳跃的结果，通过导电元件检测酶反应产生的电荷。

特开平8-271472号公报公开了一种利用共价键将起介质作用的二茂铁导入酶的主体或侧链中的技术。

但是，通过特开平8-271472号公报公开的技术导入酶中的介质的导入位置未受控制。因此，介质被导入酶内的随机位置。

当以这种方式导入介质时，除了二茂铁偶尔位于活性部位附近的情况以外，预期电荷不会从活性部位有效转移。特别是，当该公开的技术应用于酶传感器时，需要准确地感测底物的浓度，即，将要测量的靶物质的浓度，并且需要进一步的改进。

发明内容

本发明涉及当介质被导入酶中时，控制介质导入位置位于活性部位附近的技术。

根据本发明的第一方面，酶电极包括酶、在其上面固定有该酶的导电元件、与该导电元件电连接的金属络合物、和设置在该酶内的活性部位处或该活性部位附近的受控位置处并且与该金属络合物配位结合的氨基酸。

根据本发明的第二方面，一种酶电极生产方法包括以下步骤：制备在其上面固定有金属络合物的导电元件；通过基因工程操作重组编码酶的基因，从而将氨基酸设置在该酶内的活性部位处或该活性部位附近的受控位置处；使该氨基酸和金属络合物互相配位结合。

参照附图，根据以下示例性实施方式的描述，本发明的其他特征将是显而易见的。

附图说明

图1是说明根据本发明第一实施方式的酶电极的图。

图2是说明生产根据本发明第一实施方式的酶电极的步骤的流程图。

图3是说明根据本发明第三实施方式的传感器的示意图。

图4是说明根据本发明第四实施方式的燃料电池的示意图。

图5是说明根据本发明实施例1的酶电极的图。

图6是说明根据本发明实施例2的酶电极的图。

具体实施方式

第一实施方式：酶电极

图1是说明根据本发明第一实施方式的酶电极的概念图。

参见图1，该酶电极包括酶1000、酶1000固定在其上面的导电元件1010、与导电元件1010电连接的金属络合物1020、酶内的活性部位1030。附图标记1040表示设置在酶内的活性部位1030处或活性部位1030附近的氨基酸。附图标记1005表示构成该酶并且被部分修饰的蛋白质。

在第一实施方式中，与作为介质的金属络合物结合的氨基酸预先设置在酶内的活性部位处或该活性部位附近。氨基酸和金属络合物彼此化学结合。因此，介质相对于活性部位的位置可以受到控制。

1)氨基酸和酶

首先描述设置在酶内的活性部位处或该活性部位附近的氨基酸。

氨基酸的上述设置如下实现，例如，通过基因工程方法在使用基因重组细菌的酶表达系统中向该酶的重组基因中导入位点特异性变异。