專利名稱：蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器和錫取代的細(xì)胞色素c的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器和錫取代的細(xì)胞色素C，并涉及例如錫取代的馬心細(xì)胞色素C、錫取代的牛心細(xì)胞色素c等以及使用其的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
蛋白質(zhì)盡管尺寸非常小Qnm至lOnm)但是發(fā)揮復(fù)雜的功能；因此，蛋白質(zhì)是有希望的下一代功能元件以代替半導(dǎo)體元件。在相關(guān)技術(shù)中，作為使用蛋白質(zhì)的光電轉(zhuǎn)換器，提出了使用通過將鋅取代的馬心細(xì)胞色素C (馬心細(xì)胞色素C，其具有取代鐵作為馬心細(xì)胞色素C的輔基血紅素的中心金屬的鋅)固定在金電極上而形成的蛋白質(zhì)固定電極的光電轉(zhuǎn)換器(參考專利文獻(xiàn)1)。然后， 報(bào)導(dǎo)了，通過蛋白質(zhì)固定電極獲得了光電流。[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)1]日本未審查專利申請公開第2007-220445號[專利文獻(xiàn)2]日本未審查專利申請公開第2009-21501號[非專利文獻(xiàn)][非專利文獻(xiàn) 1 JMcLendon, G.和 Smith, Μ. J. Biol. Chem. 253,4004(1978)[非專利文獻(xiàn) 2]Moza，B.和 2 個(gè)其他人，Biochim. Biophys. Acta 1646,49(2003)[非專利文獻(xiàn) 3] Vanderkooi, J. M.和 2 個(gè)其他人，Eur. J. Biochem. 64, 381-387(1976)[非專利文獻(xiàn) ^iTokita, Y.和 4 個(gè)其他人，J. Am. Chem. Soc. 130,5302(2008)[非專利文獻(xiàn)5]GoutermanM.，卟啉類及相關(guān)環(huán)的光譜和電子結(jié)構(gòu)(Optical spectra and electronic structure of porphyrins and related rings)，在“口卜H|木類 (The Porphyrins) ” 中，第 3 卷，由 Dolphin, D.編輯，第 1-156 頁，學(xué)術(shù)出版社(Academic Press) (1978)

發(fā)明內(nèi)容
然而，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人和其他人的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，作為在專利文獻(xiàn)1中提出的光電轉(zhuǎn)換器中使用的鋅取代的馬心細(xì)胞色素c中的輔基的鋅卟啉對光不穩(wěn)定，且因光照射而快速分解。圖39示出了在鋅取代的馬心細(xì)胞色素c的紫外可見吸收光譜中，由光照射造成的隨時(shí)間變化的測量結(jié)果。在該測量中，將ImL的4μ M鋅取代的馬心細(xì)胞色素c溶液(溶解在IOmM磷酸鈉緩沖溶液(ρΗ7. 0)中)放在比色皿中，并在室溫下在暗室中用具有 420nm波長(1630 μ W強(qiáng)度)的光進(jìn)行照射。每隔30分鐘測量MOnm至700nm的波長范圍中的紫外可見吸收光譜。圖39中的箭頭指示光譜變化方向。根據(jù)圖39很明顯的是，鋅取代的馬心細(xì)胞色素c隨時(shí)間推移而快速進(jìn)行光分解。此時(shí)的光分解速度常數(shù)(photolysis rate constant) k為ΙΗΜ—Υ1。盡管未給出具體描述，但是鋅取代的牛心細(xì)胞色素c也因光照射而快速分解。為了防止光分解，考慮隔絕其中存在鋅取代的馬心細(xì)胞色素c和鋅取代的牛心細(xì)胞色素c的環(huán)境中的氧，或者添加自由基捕捉劑；然而，這種手段僅使得可將光分解降低至約1/3。更具體地，圖40示出了在氬氣氛中在鋅取代的馬心細(xì)胞色素c的紫外可見吸收光譜中，由光照射造成的隨時(shí)間變化的測量結(jié)果。測量方法與上述方法相同。然而，用螺絲帽將包含鋅取代的馬心細(xì)胞色素c溶液的比色皿密封，將脫氧的氬氣供應(yīng)至比色皿中持續(xù)15 分鐘。此時(shí)的光分解速度常數(shù)k為37. δΜ—Υ1，這僅是在未隔絕氧的情況中的約1/3。而且， 圖41示出了在添加自由基捕捉劑的情況下，在鋅取代的馬心細(xì)胞色素c的紫外可見吸收光譜中，由光照射造成的隨時(shí)間變化的測量結(jié)果。測量方法與上述方法相同。然而，作為自由基捕捉劑，向包含鋅取代的馬心細(xì)胞色素c溶液的比色皿中添加IOmM抗壞血酸鈉(ρΗ7. 0)， 并不將比色皿密封。此時(shí)的光分解速度常數(shù)k為39. βΜ—1^，這僅是在未隔絕氧的情況中的約 1/3。因此，本發(fā)明要實(shí)現(xiàn)的目的是提供一種新型蛋白質(zhì)，所述蛋白質(zhì)對于光照射具有極高的穩(wěn)定性且能夠長時(shí)間保持光電轉(zhuǎn)換功能；以及使用所述蛋白質(zhì)且能夠長時(shí)間穩(wěn)定使用的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器。通過為了實(shí)現(xiàn)上述目的進(jìn)行的廣泛研究，本發(fā)明人和其他人首先成功地合成了新型蛋白質(zhì)，所述蛋白質(zhì)對于光照射具有極高的穩(wěn)定性且能夠長時(shí)間保持光電轉(zhuǎn)換功能。更具體地，合成了通過分別用錫取代作為馬心細(xì)胞色素c和牛心細(xì)胞色素c的血紅素的中心金屬的鐵而形成的錫取代的馬心細(xì)胞色素C和錫取代的牛心細(xì)胞色素C，且確認(rèn)了錫取代的馬心細(xì)胞色素C和錫取代的牛心細(xì)胞色素C的對于光照射的穩(wěn)定性和光電轉(zhuǎn)換功能的長期保持性。除了馬心細(xì)胞色素C和牛心細(xì)胞色素C以外的任何哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素C都可以獲得類似的優(yōu)異性能。而且，具有通過在馬心細(xì)胞色素C、牛心細(xì)胞色素C或哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素C的氨基酸序列中刪除、取代或添加一個(gè)或多個(gè)氨基酸而形成的氨基酸序列且包含錫的蛋白質(zhì)可獲得類似的優(yōu)異性能。而且，即使在將除了錫和鋅以外的金屬代替錫用作取代金屬的情況下，只要熒光激發(fā)壽命在預(yù)定時(shí)間內(nèi)，也可以獲得具有類似優(yōu)異性能的金屬取代的細(xì)胞色素C或蛋白質(zhì)。本發(fā)明基于通過本發(fā)明人和其他人的上述研究而實(shí)現(xiàn)。更具體地，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了通過用錫取代作為馬心細(xì)胞色素c 的血紅素的中心金屬的鐵而形成的錫取代的馬心細(xì)胞色素C。而且，本發(fā)明提供了通過用錫取代作為牛心細(xì)胞色素c的血紅素的中心金屬的鐵而形成的錫取代的牛心細(xì)胞色素C。而且，本發(fā)明提供了具有通過在馬心細(xì)胞色素c的氨基酸序列中刪除、取代或添加一個(gè)或多個(gè)氨基酸而形成的氨基酸序列且包含錫的蛋白質(zhì)。而且，本發(fā)明提供了具有通過在牛心細(xì)胞色素c的氨基酸序列中刪除、取代或添加一個(gè)或多個(gè)氨基酸而形成的氨基酸序列且包含錫的蛋白質(zhì)。而且，本發(fā)明提供了通過用錫取代作為哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素c的血紅素的中心金屬的鐵而形成的錫取代的細(xì)胞色素C。而且，本發(fā)明提供了具有通過在哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素c的氨基酸序列中刪除、取代或添加一個(gè)或多個(gè)氨基酸而形成的氨基酸序列且包含錫的蛋白質(zhì)。
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而且，本發(fā)明提供了包含錫取代的馬心細(xì)胞色素c的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器。而且，本發(fā)明提供了包含錫取代的牛心細(xì)胞色素c的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器。而且，本發(fā)明提供了包含蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器，所述蛋白質(zhì)具有通過在馬心細(xì)胞色素c的氨基酸序列中刪除、取代或添加一個(gè)或多個(gè)氨基酸而形成的氨基酸序列且包含錫。而且，本發(fā)明提供了包含蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器，所述蛋白質(zhì)具有通過在牛心細(xì)胞色素c的氨基酸序列中刪除、取代或添加一個(gè)或多個(gè)氨基酸而形成的氨基酸序列且包含錫。而且，本發(fā)明提供了包含錫取代的細(xì)胞色素c的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器，所述錫取代的細(xì)胞色素C通過用錫取代作為哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素C的血紅素的中心金屬的鐵而形成。而且，本發(fā)明提供了包含蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器，所述蛋白質(zhì)具有通過在哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素c的氨基酸序列中刪除、取代或添加一個(gè)或多個(gè)氨基酸而形成的氨基酸序列且包含錫。而且，本發(fā)明提供了一種金屬取代的馬心細(xì)胞色素C，所述金屬取代的馬心細(xì)胞色素C通過用除了鋅和錫以外的金屬取代作為馬心細(xì)胞色素C的血紅素的中心金屬的鐵而形成，并且具有5. OX IO-11SC τ彡8. OX IO-ltlS的熒光激發(fā)壽命τ。而且，本發(fā)明提供了一種金屬取代的牛心細(xì)胞色素c，所述金屬取代的牛心細(xì)胞色素c通過用除了鋅和錫以外的金屬取代作為牛心細(xì)胞色素c的血紅素的中心金屬的鐵而形成，并且具有5. OX IO-11SC τ彡8. OX ΙΟ—1、的熒光激發(fā)壽命τ。而且，本發(fā)明提供了一種蛋白質(zhì)，所述蛋白質(zhì)具有通過在馬心細(xì)胞色素c的氨基酸序列中刪除、取代或添加一個(gè)或多個(gè)氨基酸而形成的氨基酸序列，包含除了鋅和錫以外的金屬，并且具有5. OXKT11sC τ彡8.0X10_1(ls的熒光激發(fā)壽命τ。而且，本發(fā)明提供了一種蛋白質(zhì)，所述蛋白質(zhì)具有通過在牛心細(xì)胞色素c的氨基酸序列中刪除、取代或添加一個(gè)或多個(gè)氨基酸而形成的氨基酸序列，包含除了鋅和錫以外的金屬，并且具有5. OXKT11sC τ彡8.0X10_1(ls的熒光激發(fā)壽命τ。而且，本發(fā)明提供了一種金屬取代的細(xì)胞色素C，所述金屬取代的細(xì)胞色素c通過用除了鋅和錫以外的金屬取代作為哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素c的血紅素的中心金屬的鐵而形成， 并且具有5. OX KT11S < τ彡8. OX ΙΟ—1、的熒光激發(fā)壽命τ。而且，本發(fā)明提供了一種蛋白質(zhì)，所述蛋白質(zhì)具有通過在哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素c的氨基酸序列中刪除、取代或添加一個(gè)或多個(gè)氨基酸而形成的氨基酸序列，包含除了鋅和錫以外的金屬，并且具有5. OXKT11sC τ彡8.0X10_1(ls的熒光激發(fā)壽命τ。而且，本發(fā)明提供了一種包含金屬取代的馬心細(xì)胞色素c的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器， 所述金屬取代的馬心細(xì)胞色素c通過用除了鋅和錫以外的金屬取代作為馬心細(xì)胞色素c的血紅素的中心金屬的鐵而形成且具有5. 0X10_"S < τ <8.0X10_1(ls的熒光激發(fā)壽命τ。而且，本發(fā)明提供一種包含金屬取代的牛心細(xì)胞色素c的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器，所述金屬取代的牛心細(xì)胞色素c通過用除了鋅和錫以外的金屬取代作為牛心細(xì)胞色素c的血紅素的中心金屬的鐵而形成且具有5. OX 10_"S < τ ( 8. OX 10_1Qs的熒光激發(fā)壽命τ。而且，本發(fā)明提供了一種包含蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器，所述蛋白質(zhì)具有通過在馬心細(xì)胞色素c的氨基酸序列中刪除、取代或添加一個(gè)或多個(gè)氨基酸而形成的氨基酸序列，包含除了鋅和錫以外的金屬，并且具有5.0X10_"s< τ彡8.0X10_1(ls的熒光激發(fā)壽命 τ ο而且，本發(fā)明提供了一種包含蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器，所述蛋白質(zhì)具有通過在牛心細(xì)胞色素c的氨基酸序列中刪除、取代或添加一個(gè)或多個(gè)氨基酸而形成的氨基酸序列，包含除了鋅和錫以外的金屬，并且具有5.0X10_"S< τ彡8.0X10_1(ls的熒光激發(fā)壽命 τ ο而且，本發(fā)明提供了一種包含金屬取代的細(xì)胞色素c的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器，所述金屬取代的細(xì)胞色素c通過用除了鋅和錫以外的金屬取代作為哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素c的血紅素的中心金屬的鐵而形成且具有5. 0X10_"S < τ <8.0X10_1(ls的熒光激發(fā)壽命τ。而且，本發(fā)明提供了一種包含蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器，所述蛋白質(zhì)具有通過在哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素c的氨基酸序列中刪除、取代或添加一個(gè)或多個(gè)氨基酸而形成的氨基酸序列，包含除了鋅和錫以外的金屬，并且具有5.(^1(^8( τ彡8.0X10_1(ls的熒光激發(fā)壽命τ。在上述蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器中，上述錫取代的馬心細(xì)胞色素C、上述錫取代的牛心細(xì)胞色素C、上述蛋白質(zhì)、上述錫取代的細(xì)胞色素C、上述金屬取代的馬心細(xì)胞色素C、上述金屬取代的牛心細(xì)胞色素C和上述金屬取代的細(xì)胞色素C典型地固定在電極上。作為電極的材料，可以使用無機(jī)材料或有機(jī)材料，且根據(jù)需要選擇材料。除了其上固定了上述錫取代的馬心細(xì)胞色素C、上述錫取代的牛心細(xì)胞色素C、上述蛋白質(zhì)、上述錫取代的細(xì)胞色素C、上述金屬取代的馬心細(xì)胞色素C、上述金屬取代的牛心細(xì)胞色素C或上述金屬取代的細(xì)胞色素C的電極之外，這些蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器各自還包含對電極。所述對電極被設(shè)置為面對所述電極。在如上所述構(gòu)造的本發(fā)明中，上述錫取代的馬心細(xì)胞色素C、上述錫取代的牛心細(xì)胞色素C、上述蛋白質(zhì)、上述錫取代的細(xì)胞色素C、上述金屬取代的馬心細(xì)胞色素C、上述金屬取代的牛心細(xì)胞色素C和上述金屬取代的細(xì)胞色素C幾乎不因光照射而導(dǎo)致光分解且能夠長時(shí)間保持光電轉(zhuǎn)換功能。根據(jù)本發(fā)明，上述錫取代的馬心細(xì)胞色素C、上述錫取代的牛心細(xì)胞色素C、上述蛋白質(zhì)、上述錫取代的細(xì)胞色素C、上述金屬取代的馬心細(xì)胞色素C、上述金屬取代的牛心細(xì)胞色素C和上述金屬取代的細(xì)胞色素C對于光照射具有極高的穩(wěn)定性。因此，利用它們中的任一種可以實(shí)現(xiàn)能夠長時(shí)間穩(wěn)定使用的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的錫取代的馬心細(xì)胞色素c的紫外可見吸收光譜的測量結(jié)果的示意圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的錫取代的牛心細(xì)胞色素c的紫外可見吸收光譜的測量結(jié)果的示意圖。圖3是示出鋅取代的馬心細(xì)胞色素c的紫外可見吸收光譜的測量結(jié)果的示意圖。圖4是示出鋅取代的牛心細(xì)胞色素c的紫外可見吸收光譜的測量結(jié)果的示意圖。圖5是示出在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的錫取代的馬心細(xì)胞色素c的紫外可見吸收光譜中隨時(shí)間變化的測量結(jié)果的示意圖。
圖6是示出在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的錫取代的牛心細(xì)胞色素c的紫外可見吸收光譜中隨時(shí)間變化的測量結(jié)果的示意圖。圖7是示出在鋅取代的馬心細(xì)胞色素c的紫外可見吸收光譜中隨時(shí)間變化的測量結(jié)果的示意圖。圖8是示出在鋅取代的牛心細(xì)胞色素c的紫外可見吸收光譜中隨時(shí)間變化的測量結(jié)果的示意圖。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的錫取代的馬心細(xì)胞色素c和錫取代的牛心細(xì)胞色素c的光分解反應(yīng)的二次反應(yīng)方程(二階反應(yīng)方程)的擬合實(shí)例的示意圖。圖10是示出鋅取代的馬心細(xì)胞色素c和鋅取代的牛心細(xì)胞色素c的光分解反應(yīng)的二次反應(yīng)方程的擬合實(shí)例的示意圖。圖11是示出在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中在金屬取代的細(xì)胞色素c上的光電流產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)中使用的蛋白質(zhì)固定電極的平面圖。圖12是示出圖11中所示出的蛋白質(zhì)固定電極的光電流作用光譜的測量結(jié)果的示意圖。圖13是示出圖11中所示出的蛋白質(zhì)固定電極的平均索雷譜帶(Soret-band)光電流值的示意圖。圖14是示出各種類型的金屬取代的細(xì)胞色素c的紫外可見吸收光譜的測量結(jié)果的示意圖。圖15是示出各種類型的金屬取代的細(xì)胞色素c的熒光光譜的測量結(jié)果的示意圖。圖16是示出錫取代的馬心細(xì)胞色素c和鋅取代的馬心細(xì)胞色素c相對于在409nm波長處的吸光度的累積熒光強(qiáng)度(積分熒光強(qiáng)度，integrated fluorescence intensities)的不意圖。圖17是示出錫取代的牛心細(xì)胞色素C、鋅取代的牛心細(xì)胞色素c和鋅取代的馬心細(xì)胞色素c相對于在409nm波長處的吸光度的累積熒光強(qiáng)度的示意圖。圖18是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的示意圖。圖19是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的使用方式的第一實(shí)例的示意圖。圖20是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的使用方式的第二實(shí)例的示意圖。圖21是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的使用方式的第三實(shí)例的示意圖。圖22是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的非接觸液體全固態(tài)蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器 (liquid-uncontacting all-solid-state protein photoelectric transducer)白勺截0 圖。圖23是示出圖22中所示的非接觸液體全固態(tài)蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的主要部分的放大截面圖。圖M是用于描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的非接觸液體全固態(tài)蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行的示意圖。圖25是用于描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非接觸液體全固態(tài)蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的制造方法的平面圖。圖沈是用于描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非接觸液體全固態(tài)蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的制造方法的平面圖。圖27是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非接觸液體全固態(tài)蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的截面圖。圖觀是示出非接觸液體全固態(tài)蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的光電流作用光譜的測量結(jié)果的示意圖。圖四是示出非接觸液體全固態(tài)蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的背景電流-電壓特性的測量結(jié)果的示意圖。圖30是示出非接觸液體全固態(tài)蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的電流-電壓特性的測量結(jié)果的示意圖。圖31是示出非接觸液體全固態(tài)蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器和液體蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的光電流作用光譜的測量結(jié)果的示意圖。圖32是示出非接觸液體全固態(tài)蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器和液體蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的光電流作用光譜的測量結(jié)果的示意圖，其中將所述光譜標(biāo)準(zhǔn)化用于使光電流的峰值為1。圖33是非接觸液體全固態(tài)蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器和液體蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的光劣化曲線的測量結(jié)果的示意圖。圖34是示出非接觸液體全固態(tài)蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器和液體蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的光劣化曲線的測量結(jié)果的示意圖，其中將所述曲線標(biāo)準(zhǔn)化用于使在照射開始時(shí)光電流的峰值為1。圖35是示出液體蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的頻率響應(yīng)的測量結(jié)果的示意圖。圖36是示出非接觸液體全固態(tài)蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的頻率響應(yīng)的測量結(jié)果的示意圖。圖37是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非接觸液體全固態(tài)蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的光電流作用光譜的測量結(jié)果的示意圖。圖38是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非接觸液體全固態(tài)蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器的光劣化曲線的測量結(jié)果的示意圖。圖39是示出鋅取代的馬心細(xì)胞色素c的紫外可見吸收光譜的測量結(jié)果的示意圖。圖40是示出在氬氣氛中鋅取代的馬心細(xì)胞色素c的紫外可見吸收光譜的測量結(jié)果的示意圖。圖41是示出在添加自由基捕捉劑的情況下鋅取代的馬心細(xì)胞色素c的吸收光譜的測量結(jié)果的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將描述用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式(在下文中稱作“實(shí)施方式”)。應(yīng)當(dāng)注意， 以下列順序給出描述。1.第一實(shí)施方式(錫取代的細(xì)胞色素C)2.第二實(shí)施方式(蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器)3.第三實(shí)施方式(非接觸液體全固態(tài)蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器)
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4.第四實(shí)施方式(金屬取代的細(xì)胞色素C)5.第五實(shí)施方式(蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器)(1.第一實(shí)施方式)[錫取代的細(xì)胞色素C]表1示出了馬心細(xì)胞色素c(由CYC_H0RSE表示)和牛心細(xì)胞色素c (由CYC_B0VIN 表示)的氨基酸序列(一個(gè)字母代碼)。如表1中所示，在牛心細(xì)胞色素c和馬心細(xì)胞色素 c之間在所有104個(gè)氨基酸殘基中僅3個(gè)氨基酸殘基是不同的。牛心細(xì)胞色素c包含氨基酸殘基kr48、Gly61和Gly90而分別代替馬心細(xì)胞色素c的Thr48、Lys61和Thr90。[表 1]sp :CYC_H0RSE 001 MGDVEKGKKIFVQKCAQCHTVEKGGKHKTGsp :CYC_B0VIN_001 MGDVEKGKKIFVQKCAQCHTVEKGGKHKTG48sp :CYC_H0RSE_031 PNLHGLFGRKTGQAPGFTYTDANKNKGITffsp :CYC_B0VIN_031 PNLHGLFGRKTGQAPGFSYTDANKNKGITff6190sp :CYC_H0RSE_061 KEETLMEYLENPKKYIPGTKMIFAGIKKKTsp :CYC_B0VIN_061 GEETLMEYLENPKKYIPGTKMIFAGIKKKGsp :CYC_H0RSE_091 EREDLIAYLKKATNE 104sp :CYC_B0VIN_091 EREDLIAYLKKATNE 104已知的是，與馬心細(xì)胞色素c相比，在牛心細(xì)胞色素c中，蛋白質(zhì)部分相對于心臟和變性劑(胍鹽酸鹽)具有更高的穩(wěn)定性(參考非專利文獻(xiàn)1和幻。表2示出了馬心細(xì)胞色素c和牛心細(xì)胞色素c的變性中點(diǎn)溫度T1/2和變性中點(diǎn)濃度KMn-HCl]1/2。變性中點(diǎn)溫度T1/2是變性的蛋白質(zhì)構(gòu)成體系中所有蛋白質(zhì)的一半(1/2)的溫度。而且，變性中點(diǎn)濃度 KMn-HCl]1/2是變性的蛋白質(zhì)構(gòu)成體系中所有蛋白質(zhì)的一半(1/2)的胍鹽酸鹽(Gdn-HCl) 的濃度。T1/2和[Gdn-HCl]1/2的值越高，穩(wěn)定性越高。[表 2]
權(quán)利要求
1.一種蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器，包含錫取代的細(xì)胞色素C，所述錫取代的細(xì)胞色素C通過用錫取代作為哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素C 的血紅素的中心金屬的鐵而形成；或者蛋白質(zhì)，所述蛋白質(zhì)具有通過在哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素 C的氨基酸序列中刪除、取代或添加一個(gè)或多個(gè)氨基酸而形成的氨基酸序列且包含錫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器，其中，所述哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素c是馬心細(xì)胞色素C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器，其中，所述哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素c是牛心細(xì)胞色素C。
4.一種錫取代的細(xì)胞色素c，所述錫取代的細(xì)胞色素c通過用錫取代作為哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素c的血紅素的中心金屬的鐵而形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錫取代的細(xì)胞色素c，其中，所述哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素C是馬心細(xì)胞色素C。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錫取代的細(xì)胞色素c，其中，所述哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素C是牛心細(xì)胞色素C。
7.一種蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器，包含金屬取代的細(xì)胞色素C，所述金屬取代的細(xì)胞色素C通過用除了鋅和錫以外的金屬取代作為哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素C的血紅素的中心金屬的鐵而形成，并且具有5. OX 10_"S < τ <8. OX ΙΟ—、的熒光激發(fā)壽命τ ；或者蛋白質(zhì)，所述蛋白質(zhì)具有通過在哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素c的氨基酸序列中刪除、取代或添加一個(gè)或多個(gè)氨基酸而形成的氨基酸序列，包含除了鋅和錫以外的金屬，并且具有5. OXKT11sC τ彡8.0X10_1(ls的熒光激發(fā)壽命τ。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器，其中，所述哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素c是馬心細(xì)胞色素C。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器，其中，所述哺乳動(dòng)物細(xì)胞色素c是牛心細(xì)胞色素C。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器，其中，所述除了鋅和錫以外的金屬是鈹、鍶、鈮、鋇、镥、鉿、鉭、鎘、銻、釷或鉛。
全文摘要
公開了一種新型蛋白質(zhì)，所述蛋白質(zhì)對于用光照射具有極高的穩(wěn)定性且具有長壽命的光電轉(zhuǎn)換功能；以及包含所述蛋白質(zhì)且能夠長時(shí)間穩(wěn)定使用的蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器。用錫取代作為位于馬心細(xì)胞色素c的血紅素的中心的金屬的鐵而產(chǎn)生了錫取代的馬心細(xì)胞色素c。用錫取代作為位于牛心細(xì)胞色素c的血紅素的中心的金屬的鐵而產(chǎn)生了錫取代的牛心細(xì)胞色素c。將包含錫取代的馬心細(xì)胞色素c或錫取代的牛心細(xì)胞色素c的蛋白質(zhì)(22)固定在電極(21)上以產(chǎn)生蛋白質(zhì)固定電極。利用所述蛋白質(zhì)固定電極形成了蛋白質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器。
文檔編號H01M14/00GK102484205SQ201080037189
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者后藤義夫, 山田齊爾, 戶木田裕一, 羅瑋 申請人:索尼公司