[发明专利]蛋白质光电转换器件、光电转换系统和蛋白质固定化电极

说明书

技术领域

本公开涉及蛋白质光电转换器件、光电转换系统、蛋白质光电转换器件的制造方法、光电转换系统的制造方法以及蛋白质固定化电极。更具体地讲，本公开涉及在蛋白质光电转换器件、光电转换系统、蛋白质光电转换器件的制造方法、光电转换系统的制造方法和蛋白质固定化电极中使用具有细胞色素(cytochrome)b₅₆₂碱基(base)的蛋白质。

背景技术

期待蛋白质成为替代半导体器件的下一代功能器件。半导体器件仅仅可以小型化到几十纳米，而蛋白质可以在2nm至10nm的小得多的尺寸下表现出高度精密的、复杂的功能。

已经提出了一种使用蛋白质的光电转换器件，具体来说是使用蛋白质固定化电极的光电转换器件，在该蛋白质固定化电极的结构中通过以锌取代马心肌细胞色素c(horse myocardial cytochrome c)中血红素(heme，亚铁血红素)的中心金属铁获得的锌取代细胞色素c被固定在金电极上。介绍了蛋白质固定化电极能够产生光电流(参见JP-A-2007-220445)。作为使用蛋白质的光电转换器件的另一个示例，提出一种使用蛋白质固定化电极的器件，在该蛋白质固定化电极的结构中锌取代细胞色素C₅₅₂被固定在金电极上(参见JP-A-2010-190646)。

有多个关于细胞色素b₅₆₂的报道，包括使用大肠杆菌的表达和纯化方法(参见Nikkila，H.，Gennis，R.B.and Sliger，S.G.Eur.J.Biochem.202，309(1991))、构象(conformation)(256B.pdb，参见Mathews，F.S.，Bethge，P.H.and Czerwinski，E.W.J.Biol.Chem.254，1699(1979))、用于提取血红素的方法(参见Itagaki，E.，Palmer，G. and Hager，L.P.J.Biol.Chem.242，2272(1967))、用于结合锌卟啉的方法(参见Hamachi，I.，Takashima，H.，Tsukiji，S.Shinkai，S.，Nagamune，T.and Oishi，S.Chem.Lett.1999，551(1999))、用于将醌(quinone)结合到分子中的方法(参见Hay，S.，Wallace，B.B.，Smith，T.A.，Ghiggino，K.P. and Wydrzynski，T.Proc.Natl.Sci USA，101，17675(2004))以及用于银电极的固定方法(参见Zuo，P.，Albrecht，T.Baker，P.D.，Murgida，D.H.and Hildebrandt，P.Phys.Chem.Chem.Phys.11，7430(2009))。还提出了一种使用锌取代细胞色素c₅₅₂的用于蓝光的光电转换器件，以及使用改性的锌卟啉细胞色素c₅₅₂的用于红光或绿光的光电转换器件(参见JP-A-2010-190646)。

发明内容

然而，在JP-A-2007-220445中提出的光电转换器件中的锌取代细胞色素c的制备中使用的马心肌细胞色素c中，辅基(prosthetic group)卟啉被共价结合到半胱胺酸残基。这使得难以从马心肌细胞色素c分离卟啉，并且仅仅可能以锌或锡来置换中心铁。这已经严重地限制了可使用的蛋白质类型。

因此，需要使用包括通过使用源自大肠杆菌(Escherichia coli)的细胞色素b₅₆₂作为碱基制备的金属取代细胞色素b₅₆₂的各种蛋白质的蛋白质光电转换器件及其制造方法。

还需要使用各种蛋白质(包括通过使用源自大肠杆菌的细胞色素b₅₆₂作为碱基制备的金属取代细胞色素b₅₆₂)的光电转换系统及其制造方法。

而且，需要蛋白质固定化电极及其制造方法，其中，包括通过使用源自大肠杆菌的细胞色素b₅₆₂作为碱基制备的金属取代细胞色素b₅₆₂的各种蛋白质被固定。