[發明專利]蛋白質光電轉換器和錫取代的細胞色素c

無效

• 申請號: 201080037189.1
• 申請日: 2010-08-09
• 公開（公告）號: CN102484205A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 山田齊爾;羅瑋;后藤義夫;戶木田裕一
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L27/146;H01M14/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李丙林;張英

技術領域

本發明涉及蛋白質光電轉換器和錫取代的細胞色素c，并涉及例如錫取代的馬心細胞色素c、錫取代的牛心細胞色素c等以及使用其的蛋白質光電轉換器。

背景技術

蛋白質盡管尺寸非常小(2nm至10nm)但是發揮復雜的功能；因此，蛋白質是有希望的下一代功能元件以代替半導體元件。

在相關技術中，作為使用蛋白質的光電轉換器，提出了使用通過將鋅取代的馬心細胞色素c(馬心細胞色素c，其具有取代鐵作為馬心細胞色素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固定電極的光電轉換器(參考專利文獻1)。然后，報導了，通過蛋白質固定電極獲得了光電流。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本未審查專利申請公開第2007-220445號

[專利文獻2]日本未審查專利申請公開第2009-21501號

[非專利文獻]

[非專利文獻1]McLendon，G.和Smith，M.J.Biol.Chem.253，4004(1978)

[非專利文獻2]Moza，B.和2個其他人，Biochim.Biophys.Acta?1646，49(2003)

[非專利文獻3]Vanderkooi，J.M.和2個其他人，Eur.J.Biochem.64，381-387(1976)

[非專利文獻4]Tokita，Y.和4個其他人，J.Am.Chem.Soc.130，5302(2008)

[非專利文獻5]Gouterman?M.，卟啉類及相關環的光譜和電子結構(Optical?spectra?and?electronic?structure?of?porphyrins?and?related?rings)，在“卟啉類(The?Porphyrins)”中，第3卷，由Dolphin，D.編輯，第1-156頁，學術出版社(Academic?Press)(1978)

發明內容

然而，根據本發明的發明人和其他人的研究已經發現，作為在專利文獻1中提出的光電轉換器中使用的鋅取代的馬心細胞色素c中的輔基的鋅卟啉對光不穩定，且因光照射而快速分解。圖39示出了在鋅取代的馬心細胞色素c的紫外可見吸收光譜中，由光照射造成的隨時間變化的測量結果。在該測量中，將1mL的4μM鋅取代的馬心細胞色素c溶液(溶解在10mM磷酸鈉緩沖溶液(pH7.0)中)放在比色皿中，并在室溫下在暗室中用具有420nm波長(1630μW強度)的光進行照射。每隔30分鐘測量240nm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。根據圖39很明顯的是，鋅取代的馬心細胞色素c隨時間推移而快速進行光分解。此時的光分解速度常數(photolysis?rate?constant)k為114M^-1s^-1。盡管未給出具體描述，但是鋅取代的牛心細胞色素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胞色素c和鋅取代的牛心細胞色素c的環境中的氧，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胞色素c的紫外可見吸收光譜中，由光照射造成的隨時間變化的測量結果。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胞色素c溶液的比色皿密封，將脫氧的氬氣供應至比色皿中持續15分鐘。此時的光分解速度常數k為37.5M^-1s^-1，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，在鋅取代的馬心細胞色素c的紫外可見吸收光譜中，由光照射造成的隨時間變化的測量結果。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胞色素c溶液的比色皿中添加10mM抗壞血酸鈉(pH7.0)，并不將比色皿密封。此時的光分解速度常數k為39.3M^-1s^-1，這僅是在未隔絕氧的情況中的約1/3。

因此，本發明要實現的目的是提供一種新型蛋白質，所述蛋白質對于光照射具有極高的穩定性且能夠長時間保持光電轉換功能；以及使用所述蛋白質且能夠長時間穩定使用的蛋白質光電轉換器。