[发明专利]蛋白质光电转换器和锡取代的细胞色素c

说明书

技术领域

本发明涉及蛋白质光电转换器和锡取代的细胞色素c，并涉及例如锡取代的马心细胞色素c、锡取代的牛心细胞色素c等以及使用其的蛋白质光电转换器。

背景技术

蛋白质尽管尺寸非常小(2nm至10nm)但是发挥复杂的功能；因此，蛋白质是有希望的下一代功能元件以代替半导体元件。

在相关技术中，作为使用蛋白质的光电转换器，提出了使用通过将锌取代的马心细胞色素c(马心细胞色素c，其具有取代铁作为马心细胞色素c的辅基血红素的中心金属的锌)固定在金电极上而形成的蛋白质固定电极的光电转换器(参考专利文献1)。然后，报导了，通过蛋白质固定电极获得了光电流。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本未审查专利申请公开第2007-220445号

[专利文献2]日本未审查专利申请公开第2009-21501号

[非专利文献]

[非专利文献1]McLendon，G.和Smith，M.J.Biol.Chem.253，4004(1978)

[非专利文献2]Moza，B.和2个其他人，Biochim.Biophys.Acta 1646，49(2003)

[非专利文献3]Vanderkooi，J.M.和2个其他人，Eur.J.Biochem.64，381-387(1976)

[非专利文献4]Tokita，Y.和4个其他人，J.Am.Chem.Soc.130，5302(2008)

[非专利文献5]Gouterman M.，卟啉类及相关环的光谱和电子结构(Optical spectra and electronic structure of porphyrins and related rings)，在“卟啉类(The Porphyrins)”中，第3卷，由Dolphin，D.编辑，第1-156页，学术出版社(Academic Press)(1978)

发明内容

然而，根据本发明的发明人和其他人的研究已经发现，作为在专利文献1中提出的光电转换器中使用的锌取代的马心细胞色素c中的辅基的锌卟啉对光不稳定，且因光照射而快速分解。图39示出了在锌取代的马心细胞色素c的紫外可见吸收光谱中，由光照射造成的随时间变化的测量结果。在该测量中，将1mL的4μM锌取代的马心细胞色素c溶液(溶解在10mM磷酸钠缓冲溶液(pH7.0)中)放在比色皿中，并在室温下在暗室中用具有420nm波长(1630μW强度)的光进行照射。每隔30分钟测量240nm至700nm的波长范围中的紫外可见吸收光谱。图39中的箭头指示光谱变化方向。根据图39很明显的是，锌取代的马心细胞色素c随时间推移而快速进行光分解。此时的光分解速度常数(photolysis rate constant)k为114M^-1s^-1。尽管未给出具体描述，但是锌取代的牛心细胞色素c也因光照射而快速分解。

为了防止光分解，考虑隔绝其中存在锌取代的马心细胞色素c和锌取代的牛心细胞色素c的环境中的氧，或者添加自由基捕捉剂；然而，这种手段仅使得可将光分解降低至约1/3。更具体地，图40示出了在氩气氛中在锌取代的马心细胞色素c的紫外可见吸收光谱中，由光照射造成的随时间变化的测量结果。测量方法与上述方法相同。然而，用螺丝帽将包含锌取代的马心细胞色素c溶液的比色皿密封，将脱氧的氩气供应至比色皿中持续15分钟。此时的光分解速度常数k为37.5M^-1s^-1，这仅是在未隔绝氧的情况中的约1/3。而且，图41示出了在添加自由基捕捉剂的情况下，在锌取代的马心细胞色素c的紫外可见吸收光谱中，由光照射造成的随时间变化的测量结果。测量方法与上述方法相同。然而，作为自由基捕捉剂，向包含锌取代的马心细胞色素c溶液的比色皿中添加10mM抗坏血酸钠(pH7.0)，并不将比色皿密封。此时的光分解速度常数k为39.3M^-1s^-1，这仅是在未隔绝氧的情况中的约1/3。

因此，本发明要实现的目的是提供一种新型蛋白质，所述蛋白质对于光照射具有极高的稳定性且能够长时间保持光电转换功能；以及使用所述蛋白质且能够长时间稳定使用的蛋白质光电转换器。