JPH03170500A - 感光性色素蛋白質の配向化方法 - Google Patents

Abstract

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め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は感光性蛋白質の配向化方法に関しさらにくわし
くは２種類の異った抗原特異性をもった抗体（Ｂｉｓｐ
ｅｃｉｆｉｃ抗体ｊＢｓ抗体）を利用した感光性蛋白質
の配向化方法に関し光センサー、受光素子などに利用す
るものである． （従来の技術） タンパク質の機能を人工系で十分に発揮させるなめには
、タンパク質の三次構造、四次構造といった構造上の問
題ばかりでなく、疎水性、親水性、分布、配向性などの
規則的な集合状態といった生体内で置かれていた環境を
できるだけ再現する必要がある．生体膜がそのよい例で
、膜タンパク質は物質認識・輸送、情報伝達、エネルギ
ー変換など多くの機能を担っているが、その性質は方向
性をもっており、膜内での分布、配向などの表裏の別が
機能発現に不可欠と考えられる．ロドブシンに代表され
る感光性色素蛋白質も例外ではなく可視光を吸収しこれ
を高い効率で化学的な仕事へベクトル的に変換できるこ
とが特徴である．とくにバタテリオロドプシンは光吸収
の結果として一方向へのプロトンの能動輸送を行うので
、プロトンポンプと称されている．ロドプシン類の感光
性色素蛋白としては視物質ロドプシンとバクテリオロド
プシンがよく知られ、後者は特に生体外での安定性に優
れる点で光センサー、光スイッチなどのバイオ素子への
利用が注目されている．バタテリオロドブシンの光応答
を生体外で物理的信号として取出す手段としては光電変
換による方法がデバイスへの応用に有利なために一般的
に行われている． バクテリオ口ドプシン膜（紫膜）には厳密な表裏の区別
があり、これを利用した素子を作るためには分子を配同
化させた薄膜を作製しなければならない．このような配
同化のための努力は従来からいくつか行なわれており、
例えばリポソームもしくは黒膜への再構威（Ｅ，　Ｒａ
ｃｋｅｒ　ｅｔ　ａｌ“Ｊ，　Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｗ．”
ｌ工９　　６　６　２．　　１　９　７　４．　Ｌ．　
Ａ．　Ｄｒａｃｈｅｖｅｔａｌ，　”ＦＥＢＳ’ｄｅｔ
ｔ　　３９　　４３．　　１９７４）；荷電膜、イオン
交換膜への配向化（Ｇ．Ｆｉｓｈｅｒｅｔ．　　ａｌ　
　＠Ｊ．　　Ｍｅｍｂ．　　Ｓｃｌ．’　　１　　６　
　　　３　　９　　１　　　　１　　９　　Ｂ３．　Ｘ
．　Ｓｉｎｇｈ　ｅｔ．　ａｌ″Ｂ：Ｏｐｈｙｓ．　Ｊ
．”　３工　３９３．１９８０）ｉ電場印加による配向
制御　（Ｋ．Ｎａｇｙ　　”Ｂｉｏｃｈｅｓ．　Ｂｉｏ
ｐｈｙｓ．　Ｒｅｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．’　　ｊｌＪ−３
８３　　１９７８及びＧ．　Ｖａｒｏ．　”Ａｃｔａ．
Ｂｉｏｌ．Ａｃａｄ．　Ｓｃｉ．　Ｉｆｕｎｇ．”主１
３０　１．　　１　９８　１）　？気一液界面膜による
配向化（Ｔ．　Ｆｕｒｕｎｏ　　ｅｔ　　ａｌ″Ｔｈｉ
ｎ　Ｓｏｌｉｄ　Ｆｉｌ＋ｍｓ”　ｉｆＬＬ１　４　５
，　　１　９　８　８）などが挙げられる． （発明が解決しようとする問題点） 従来の方法、例えばリポソームを代表とする界面化学的
方法は表裏存在比としては生体膜中で存在するときとは
逆に向いたものが多くなりＨ“の輸送方向としてはリポ
ソームの外側から内側への運搬が観測されるが、これと
てすべてのバタテリオロドプシン分子が同方向を向いて
いるのではないとされている．一方電場印加などの電気
化学的方法は、このバクテリオロドプシンー脂質複合体
（紫ＩＩ）が膜を貫通するヘリックスを１分子当り７本
もっているため、それらに起因する双極子モーメントの
和が有限の大きさ（紫膜１断片当り１０’テバイ程度）
になることを利用している．Ｎａｇν及びＶａｒｏはバ
クテリオロドプシンのこのような電着薄膜を作製し、こ
の薄膜を２種の導電性電極板の間にサンドインチさせた
乾式のセルを作り、光起電力応答を得ている．曽良ら〈
特開昭６２−６３８２３）も同様な電着膜を利用して、
より洗練された光センサを構築している．しかしながら
、このようにして作製した電着膜は、膜厚が厚く大量の
試料を使用しなければならない点と膜厚の制御が困難で
従って再現性に乏しい．またＦ　ｕｒｕｎｏらは紫膜の
ラングミュアー・プロジェフト膜（ＬＢ膜）を電極に累
積することにより配向膜を作製し、光電応答を電流応答
として検出する方法を示している．このような気一液界
面を利用する方法も有力ではあるが、タンパク質の界面
変性を起したり、十分配向をｖｓｍした紫膜のＬＢＭ４
を作製するのは難しい．また素子という観点ではＬＢｇ
によるサンドイフチセルが作られている・が、数十層の
累積゛膜をもってしてもＩＱ−ＩＩＡと極めて低い電流
応答しか得られていないという実用上の問題も含んでい
る． また蛋白質の配同化は従来からいくつかの方法が試みら
れてきた，　Ｐｒｏｍｈｅｒｚらは脂質単分子膜の特性
を利用し脂質の荷電を利用して蛋白質の吸着を試みた．
彼らは自ら開発した多室型の円型トラフを用いてアンモ
ニウムイオンをドープしたステアリン酸メチルのＬＢ膜
を作り、これにフェリチンを吸着させてグルタルアルデ
ヒド処理により固定後基板に引き上げた（Ｐ．　Ｆｒｏ
＊ｈｅｒｚ；　Ｎａｔｕｒｅ　　２１土　２６７　（’
７１））． これを電子顕微鏡で観察したところ、局部的に規則的な
配列を生じていることを報告しているがどのような蛋白
質でも任意に配向させる技術とはなっていない． 一方、Ｅ．　ＩＪｑｚｉｒｉｓ及びｌ．１６ｒｎｂｅｒ
ｇはハブテンリン脂質の単分子膜にハブテンに対する抗
体を結合させれば蛋白質の配向化ができると考えジニト
ロフェニル基をパプテンとしたジニトロフェニルフオス
ファチジルエタノールアミンのＬＢ膜をカーボン蒸着し
た電子顕微鏡用グリッド上に調整し、これを抗ジニトロ
フェニルモノクロナール抗体を反応させた（　”Ｎａｔ
ｕｒｅ”１１上　１２５（’８３））． これを電子顕微鏡で観察すると蛋白質の２次元結晶が大
方晶の結晶パターンとして観測され蛋白質の配向化が達
戒されたとしている．しかしながら、抗体以外にリン脂
質と結合できるタンパク質はほとんど存在せず、この方
法も普遍的とはいえない．（発明が解決しようとする課
題） 本発明の目的は第１にバタテリオロドプシンの表裏が揃
った配向化薄膜を作製することにあり、第２にバクテリ
オロドプシンを用いた出力の再現性が良く応答速度の速
い素子を提供することにあり、第３に膜厚が制御できか
つ非常に薄い（数Ｎ）累積膜でも安定な応答を得られる
素子を提供することにある． （課題を解決するための手段） 本発明の目的は、２種類の異なる抗原特異性を持つ抗体
（Ｂｉｓｐｅｃｉｆｉｃ抗体：ＢＳ抗体）を利用するこ
とにより達戒された． より詳細には、本発明は、一方の抗原結合部位がハブテ
ンを認識し、他の一方の抗原結合部位が感光性色素蛋白
質の細胞質側もしくは細胞外側のいずれか一方を認識す
るＢＳ抗体を用い、マトリックス上のハブテンとこのＢ
Ｓ抗体のハプテンを認識する抗原結合部位を結合させ、
次いで感光性色素蛋白質の細胞質側もしくは細胞外側の
いずれか一方とＢＳ抗体の感光性色素蛋白質を認識する
抗原結合部位とを結合させることを特徴とする感光性色
素蛋白質の配向化方法である． 本発明では光受容物質として生体物質である感光性色素
蛋白質が用いられる．これらは光を吸収してそのエネル
ギーを化学的な仕事に有効に変換する生体由来の蛋白質
およびその誘導体であり、従って本発明に用いる感光色
素蛋白質としては、このような機能を有するものであれ
ば、各種の感光色素蛋白質を利用でき、その種類に限定
されるものではない．この感光色素蛋白質としては代表
的なものとしては、例えば視物質ロドプシン、バクテリ
オロドプシン、ハロロドプシン、フォボロドプシン、ア
ーキロドプシンなどのロドブシンファミリーが挙げられ
る．これらのうち、本発明に最も好ましいのは生体外で
の安定性の点で優れるバクテリオロドプシンである．バ
クテリオロドプシンは視物質ロドブシンと同様にオプシ
ンを蛋白としレチナールを発色団としてもつレチナール
蛋白の一種であり、高度好塩菌ハロバクテリア（Ｈａｌ
ｏｂａｃｔｅｒｊｕｓ　ｈａｌｏｂｉｕｍ）の細胞形質
膜より、例えばＤ．　Ｏｅｓｔｅｒｈａｌｔ，　Ｗ．　
Ｓｔｏｅｃｋｅｎｉｕｓ，　”ＭｅｔｈｏｄｓＥｎｚｙ
ｍｏｌｏｇｙ　　’３　　１，　　　ｐｐ６６７−６７
８　　（１　　９７４年）に記載される方法に従って、
紫膜と呼ばれるディスク状物質として精製することがで
きる．この紫膜はバクテリオロドブシンの三量体が二次
元六方格子の結晶構造をとり、その間隙を境界脂質〈ロ
ドプシン重量の約ｌ／３〉が取り囲む構造から或ってい
ると考えられている（Ｒ．　Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎａｎｄ
　Ｐ．　Ｎ．　Ｔ．　Ｕｎｗｉｎ＋　“Ｎａｔｕｒｅ”
　　２　７　５，　　ｐｐ２８−３２　（１９７５年）
）．バクテリオロドブシンは発色団としてレチナール（
ビタミンＡ誘導体）を含んでいる．レチナールは蛋白分
子鎖の２１６番目のアミノ酸であるリジンの處−アミノ
基とＳｃｈ　ｉ　ｆ　ｆ結合をしており、この結合がも
たらすオブシンシフトと呼ばれる長波長シフトによって
広い可視吸収が賦与されている． 本発明の感光性色素蛋白質の配向化方法においては、一
分子中に２つの抗原結合部位を持ち、その一方はハプテ
ンを認識し、他の一方が感光性色素蛋白質の細胞質側も
しくは細胞外側のいずれか一方を認識できるような抗体
を用いる．このような一分子中に２つの抗原結合部位を
持つ抗体は、ガンのミサイル療法、酵素の固定化などの
分野でＢＳ抗体として知られている（Ｍ．Ｂｒｅｎｎａ
ｎ　ｅｔ　ａｌ．”Ｓｃｉｅｎｃｅ”　２　２　９　　
８　１　（１　９　８　５）や村上らの「蛋白質・核酸
・酵素」主主　２１？　（１９８８）などを参照）．抗
体はＩｇＧ、ＩｇＭ、ＩｇＡ、ＩｇＤＳＩｇＦの各クラ
スに分類され、どのクラスの抗体でも本目的に用いるこ
とができるが、特に好ましいクラスはＩｇＧである． 本発明では、好ましくはハブテンを担持したマトリンク
スとして、ハブテンリン脂質のＬＢ膜を用いる．ハプテ
ンとしては様々な抗原が利用できるが、特にジニトロフ
ェニル基を有するものが好ましい． 本発明の好ましいＢ！１においては、ジニトロフェニル
基（ＤＮＰ）をハプテンとしたリン脂質の単分子膜にＢ
Ｓ抗体を介してバクテリオロドプシンの細胞外側（ｂＲ
Ｎ末端側）を配向させる．この態様に使用されるＢＳ抗
体は、抗ＤＮＰ抗体とバクテリオロドプシンＮ末端抗体
（抗ｂＲＮ末端抗体）を結合させたものである． 抗ＤＮＰ抗体は２．４−ジニトロフエニルスルホン酸と
カサ貝ヘモシアニン（Ｋ　Ｌ　Ｈ）とをコンジュゲート
し、これをマウスに免疫して常法によりマウスモノクロ
ナール抗ＤＮＰ　Ｉ　ｇＧ抗体として調製することがで
きる． 抗ｂＲＮ末端抗体はバタテリオロドプシンのＮ末端ペプ
チド９残基（ΔＧｌｕ−Ａｌａ　−Ｉｈｅ−Ｔｈｒ−Ｇ
ｌｙ−Ａｒｇ−Ｐｒｏ　−Ｇｌｕ）を、ペブチド合戒機
により固相合戒し、上記と同様にＫＬＨとコンジュゲー
トした蛋白質を免疫して、マウスモノクロナール抗ｂＲ
Ｎ末端抗体として調製することができる． このモノクロナール抗体に対して、それぞれ”Ｓｃｉｅ
ｎｃｅ”　２　２　９．　　８　１　　（１　９　８　
５）に記載されている方法に従って、ペプシンを用いた
消化にょるＦ（ａｂ’），化を行い、メルカプトエタノ
ールアミンによる還元後、亜ヒ酸ソーダによりメルカプ
ト基を保護したのち、Ｅｌｌｍａｎ’ｓ試薬を反応させ
る処理を行う． この処理を行った抗ＤＮＰ抗体の方をメルカブトエタノ
ールアミンで処理したのち、上記の処理を行った抗ｂＲ
Ｎ末端抗体と反応させることにより抗ＤＮＰおよび抗ｂ
ＲＮ末端ＢＳ抗体を調製することができる． その他、ＢＳ抗体の作製法にはＣ．　Ｍｉｌｓｔｅｉｎ
により開発されたハイブリッドハイビリドーマ法という
生物学的方法もあり、この方法も有用である（”Ｉｍｍ
ｕｎｏｌ．　　Ｔｏｄａｙ”５，　　　３　　０　　０
．　　　１　　９　　８　　４　年）　．感光性色素蛋
白質の光応答を物理信号として取りだすための素子とし
ては、電極基板上にハブテンリン脂質のＬＢ膜を設け、
上記に説明した本発明の感光性色素蛋白質の配同法を適
用して色素蛋白質を配向させたものが挙げられる． 例えば、ジニトロフェニルフォスファチジルエタノール
アミンのクロロフォルム溶液を純水相上に展開してハブ
テンリン脂質の単分子膜を作製し、この単分子膜をＳｎ
ｏｗ層をガラス基板上に担持した透明電極に移し取り、
上記の抗ＤＮＰ及び抗ｂＲＮ末ｉＢｓ抗体を含む水溶液
と十分インキユベートしたのち、Ｏｅｓｔｅｒｈｅｌｔ
の方法により単離した紫膜懸濁液とインキエベートする
ことにより、バクテリオロドプシンが配向化した素子を
得ることができる． 上記の素子を利用した光応答性電気化学セルは基本的に
は導電性の電極基板（作用極）、感光性色素蛋白賞の配
同性膜、イオン伝導性電解質、そして対極の少くとも３
つの要素から戒っており、これらはこの序列をもって接
合されており、電気化学セルを構威している． 更にこれらの要素に加えて必要ならば第３の電極要素と
して参照電極を含んでもよく、参照電極はイオン伝導性
電解質中に置かれる．２種あるいは３種の電極は外部回
路と連結し、作用極と対極もしくは参照極との間には外
部から電圧が印加されてもよい．第１図、第２図にはそ
れぞれ２電極系、３電極系を用いた典型的なセルと回路
のｔｌ威を示した． 図中、ｌは作用極である導電性電極基仮２（ここではＩ
ＩＩ！）を担持する透明支持体であり、３は感光性色素
蛋白質の配向性膜、５は対極、６は電解賞（典型的には
塩の水溶液）、４は６を保持するためのスペーサーであ
り、７は参照電極である．８は電極５と７を担持する支
持体である．９は導線であり、ｌＯは電極２と５の間を
流れる電流の測定装置である．１１は電極電位モニター
のための電圧測定装置であるセルは図に示すような電解
質を内包した薄膜構造をとることが好ましいが、同様の
接合構造をとるものであれば、その形状はこれらに限ら
れることはない：図において、感光性色素蛋白質の層３
がセルの外部からの光信号を受けるために、支持体１と
導電性電極のＮ２もしくは支持体８は光透過性の材料が
選ばれる．また、感光性色素蛋白質と接合する導電性電
極の層２は信号の画素を取出すなどの目的でパターン化
されてもよく、この場合はパターン化によって孤立する
複数の導電性電極の戒分から複数の導線９が導き出され
てこれらの各々に電流計測装置１０が充てられる． ３種の電極が用いられる第２図の構威において、電流の
計測装置を含む外部回路のセットアップとして有用なも
のの１つは定電位電解装置（ボテンシオスタント〉であ
る． 次に本発明の素子を構成する各要素について説明する． 感光性色素蛋白質の配向膜を担持するＲ電性電極として
は各種の貴金属（Ａｕ，Ｐｔなど）あるいは導電性の金
属酸化物（Ｓ　ｎ　Ｏｘ　、Ｉ　ｎｉ　Ｏｓ、Ｒ　ｕ　
Ｏ　ｚ　ｓなど〉が好ましく用いられる．中でも光透過
性の点で好ましいのはＡｕもしくはｐｔのＥｉＢ　（厚
さ１０００人以下）もしくはｓｎｏｗ、Ｉｎ．Ｏ，、及
びこれらの複合体（ＩＴＯ）の薄膜である．これらの中
でも、光透過性の良さに加えて電極材料の化学的安定性
および光応答における電流のＳ／Ｎ比の点で特に好まし
く用いられるのはＳｎＯ，およびＩＴＯである． ＳｎＯ．およびＩＴＯの導電性は電導率として１０”Ω
−’　ｃＩＩ−　’以上が好ましく１０３Ω−１ｃ『１
以上が特に好ましい． これらの導電性電極材料はガラスや樹脂など透明の支持
体上に真空蒸着法やスパッタリング法などによって薄膜
として担持され、その膜厚は好ましくは１００〜１　０
０００人、特に好ましくは５００〜６０００人である． 対極としては上記の導電性電極材料と同様の材料が好ま
しく用いられるが、素子が参照電極を含まない２電極系
の場合は、対極は参照電極としての性能を兼ねることが
望ましく、この場合銀／塩化銀電極を用いることが最も
好ましい．参照電極が第３の電極として用いられる場合
は、好ましいものはｗ１／塩化銀電極、酸化水銀電極も
しくは飽和カロメル電極であるが、素子の形状の微小化
のためには銀／塩化銀電極が好ましく用いられる．これ
ら、対極、参照電極の形状は薄膜もしくは基板の状態で
もよいし、微小なプローブの形状でもよい． 本発明ではイオン伝導性の媒体として用いる電解質は、
電解水溶液、無機物もしくは有機物がら或る固体電解質
が含まれる．電解水溶液は支持塩を０．０１Ｍ−ＩＭ含
む水溶液であり、支持塩としては例えばＫＣＩ，Ｎａ　
Ｃｌ，Ｋ＊　ＳＯａ、ＫＮＯ．などが用いられる．これ
ら水溶液のｐＨは中性付近とすることが好ましいが、ｐ
Ｈ制御するために緩衝化合物（ｂｕｆｆｅｒ）を含むこ
とは好ましくない，ｐＨ設定は、酸もしくはアルカリを
用いて行われる．また溶液は脱酸素処理したものを用い
ることが好ましい．固体電解質としては、例えばＨ”−
ｗｏ，系、Ｎ１−β−ＡＩ！ｇｏｓ系、Ｋ”−ＺｎＯ系
、ＰｂＣｌ＊／ＫＣｊ！、ＳｎＣｌ，などの無機化合物
の他、ゼラチン、寒天、ポリビニルアルコール、汎用の
カチオン交換樹脂やアニオン交換樹脂などの高分子化合
物の媒体中にイオンキャリアーとして塩を含ませて威る
高分子電解質も用いることができる． 以下に本発明の実施例を示すが本発明はこれに限定され
るものではない． 実施例１（ＢＳ抗体の作製） 次の方法により抗原決定部位がジニトロフェニル基とｂ
ＲＮ末端９残基を！！識するＢＳ抗体分子を作製した．
第１の工程はジニトロフエニル基とｂＲＮ末端９残基に
対する抗体の作製である．先ずジ；トロフェニルベンゼ
ンスルホン酸とＫＬＨとでＤＮＰ−ＫＬＨコンジュゲー
トを作威し、次いでｂＲＮ末端ペブチドを水溶性ＤＣＣ
を用いてＫＬＨと結合した．このコンジュゲートを一群
のＢＡＬＢ／ＣねずみをＤＮＰ−ＫＬＨコンジュゲート
及びｂＲＮ末端９残基ペプチドＫ　Ｌ　Ｈコンジュゲー
トに対し免疫化させて行なった．免疫化の後、免疫化動
物の牌細胞を調整し、これをガルフレ等、（１９８１）
、メソッド・イン・エンチモロジー、第７３４ｋ，第３
〜４６頁に記載された方法を用いてＭＯＰＣ−２　１骨
髄腫細胞（ＳＰ２／Ｏ−Ａｇ　１　４）と融合させた．
ｉｍ細胞をヒボキサンチンーアミノブチリンーチξジン
媒体中で選択し、クローン化させ、そしてガルフレ等、
上記に記載された方法で所望のコンジュゲートに対する
抗体の生戒につき選別した．所望コンジュゲートに対す
る抗体を生戒することが判明したクローンを次いで選別
して、そのコンジエゲードに対し高度の親和性を有する
ＩｇＧ１！！ｌ１の抗体を生戒するクローンを選択した
，興味あるクローンを、使用するまで液体窒素中で貯蔵
した．抗体は、クローン化細胞をスピナフラスコ中で５
％胎児牛血清を含有するズルベソコの改質イーグル培地
において繁殖させることにより調整した．あるいは、ブ
リステイン処理したねずみの腹腔内における腹水腫瘍と
して細胞を威長させる培養技術により、一層高い抗体収
率が得られる．ついで、ＤＮＰとｂＲＮ末端とに対する
所望のＩｇＧ抗体を、アイ等（１９７８）、イξユノケ
ミストリー、第１５巻、第４２９〜４３６ページに記載
されたようにプロテインＡ−セファロース上のアフィニ
ティクロマトグラフィーにより腹水から精製した．次い
で、２種の精製抗体のそれぞれを、八ケット等、（１　
９　８　１）イミエノロジー第４＠、第２０７〜２１５
頁の方法にしたがい下記するようにペプシンでの処理に
よってＦ（ａｂ’）ｔ断片まで変換させた．４ｌｌｌｌ
ｒの精製免疫ダロプロン（ＩｇＧ）をＯ．１Ｍ酢酸緩衝
液（ｐＨ４．６）中に溶解させ、これを４０μｇのペプ
シンと共に３７℃で培養した．２０時間後、この混合物
をトリスＩ１街液でｐＨ８．１に調整し、プロテインＡ
−セファロースのカラムに通し、次いでセファデフタス
Ｇ−５０上でのグルー過により精製した．次いで、２種
のＦ（ａｂ’）ｔ断片を結合させて下記するようにＢＳ
抗体を生威させた．先ず、断片のいずれか一方を１０ｍ
Ｍのメルカプトエチルアξン塩酸塩により３７℃で窒素
雰囲気下にて１時間緩和に還元して、この断片をＨ鎖と
Ｌ鎖との間の結合を破壊することなしに半分子に分離し
た．次いで、混合物をダウエックス−５０のカラムにｐ
Ｈ５で通して還元剤を除去した．次いで、溶出物を直ち
に、ラソ及びグリフィン、ジャーナル・イ壽ユノロジ−
（１９８０）、第１２５！，第２６１０〜２６１６真に
記載されたように０．０２Ｍのリン酸ナトリウム（ｐ　
Ｈ　８．　　０）と３ｍＭのＥＤＴＡとにおいて２ｍＭ
の５．５′−ジチオビス（２−ニトロ安息香酸）と反応
させた．このように生成されたＦａ５’−チオニトロ安
息香Ｍ誘導体を、次いでセファデソクスＧ−１００上で
のゲルが過により０．２Ｍのリン酸ナトリウム（ｐＨ８
．０）において精製した．他方のＦ（ａｂ’）ｚ断片も
同様に還元しかつダウエックス−５０で処理し、そして
得られたＦａｂ’誘導体を直ちに等モル量のＦａｂ’−
チオニトロ安息香酸誘導体と混合し、２０℃で３時間培
養して高収率のＢＳ抗体を含有する混合物を生威させ、
ここで各決定子はジスルフイド結合により縮合された２
１１のＦ（ａｂ’）＊Ｌ−Ｈ半分子より構威される．同
一のＢＳ抗体の均質試料を得るため、この混合物を０．
１Ｍ｝リス（ｐＨ７．５）で平衡化させたセファロース
４Ｂのカラムに通し、セファロースはこれに共有結合さ
れたジニトロフェニル基を含有する．次いで、カラムを
Ｏ．ＩＭ｝リス（ｐ　Ｈ　７．　　５）で洗浄し、次い
で抗ＤＮＰ抗体を０．１Ｍのグリシン（ｐ　Ｈ　２．　
　５）で溶出させ、次いでトリスにより中和した， 次いで、溶出物をＣＮＢｒ活性化により共有結合された
ｂＲＮ末端ベプチドを有するセファロース４Ｂの第２の
カラムに通した．このカラムを０．１Ｍのトリス（ｐＨ
７．５）で洗浄し、次いで抗ＤＮＰ，抗ｂＲＮ末端ＢＳ
抗体を０．１Ｍグリシン（ｐ　Ｈ　２．　　５）で｝容
出させ、次いでトリスにより中和した．溶出物に、所望
のＢＳ抗体が得られた． 実施例２（紫膜配向化薄膜の調整〉 ジニトロフェニルホスファチジルコリンのクロロホルム
溶液（１ｍＭ）を純水相上に展開し室温にて単分子膜を
作製した．このようにして得られた単分子膜の表面圧力
（Ｔｃ）一分子占有面積（Ａ）の特性をラングミエアー
フイルムバランス上で測定した．一方ＳｎＯ，層をガラ
ス基板上に担持した透明導電性電極のＳｎｏｗ層を、塩
酸と亜鉛でエッチング処理してパターン化を行った．こ
のパターン化ＳｎＯ．基板のＳｎｏｗ面上に水面上のジ
ニトロフェニルホスファチジルコリン単分子膜を３０ｄ
ｙｎ／ａｍの一定表面圧力のもとて水平付着法によって
移し取る操作を行った．この’ｉＲＨを室温で１時間放
置により乾燥させ、これに実施例ｌで作製したＢＳ抗体
を含む溶液中で１時間インキユベートした．これを純水
中で洗浄後Ｏｅｓｔｕｈｅｌ　ｔの方法によりＪＩＬ離
した紫膜懸濁液とインキエベートして配向化した紫膜を
含む素子を作製した．実施例３（光応答の検出） 対極として銀蒸着ガラス（ＩＩ（７）Ｗｊ！！１　０　
０　０　人）を用い、銀蒸着面を上記の３ｎＯ．／紫膜
電極（作用極）と向い合せ、厚さｌＩＩＩｌｌのテフロ
ン製リングをスペーサーとして挿入してはり合わせてセ
ルを作製し、セルの内部には支持塩電解液として０．１
ＭのＫＣｊ水溶液を注入して密封した．このようにして
全厚みが約３ｍ一〇薄層セルを作製した． 作用極と対極には導線を接合させ、既述の第１図に示す
ような外部回路に連結させて光電応答の測定回路を構築
した．次いで対極に対して作用極側に−０．４０Ｖの電
圧を外部から印加し、紫膜電極をカソード分極させた．
この状態で外部回路には１００ｎＡ程度のカソード電流
が観測された．光源として１５０Ｗキセノン灯を用い、
上記の状態に設定したセルにＩＲカソトフィルターとバ
ンドパスフィルター（透過中心波長、５５０ｎｍ）を通
して、作用極側から緑色光を照射した．照射と同時に外
部回路にカソード光電流の立上り（約５０ｎＡ）が観測
され、光のＯＦＦによって電流は逆方向に振れて元のレ
ベルに戻った．この光のＯＮ，ＯＦＦによる光電流応答
はｌ０３回以上繰り返し再現することができた．第３図
は光応答の挙動を示す． 光源を分光して照射し、光電流応答の分光スペクトルを
測定した結果、第４図に示すようにバクテリオロドプシ
ンの吸収に対応した作用スペクトルが得られた．この先
電変換セルの光応答の速度はｌ　Ｑｍｓ以下であった． 光電流応答は紫膜単独による単分子累積膜に比べて約２
倍の応答があった．

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の方法を用いて作られたバ
クテリオロドプシンの配向膜を利用した光応答性電気化
学セルの模式図である．ｌは透明支持材料、２は導電性
薄膜、３は感光性色素蛋白質の配向膜、４はスペーサー
、５は対極、６は電解質、７は参照電極、８は支持材料
、９は導線、１０は電流検出装置、１１は電位モニター
のための電圧計を示す．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）２種類の異る抗原特異性をもった抗体 （Ｂｉｓｐｅｃｉｆｉｃ抗体：ＢＳ抗体）を利用するこ
   とを特徴とする感光性色素蛋白質の配向化方法。 ２）前記色素蛋白質がバクテリオロドプシンである請求
   項１記載の方法。 ３）前記ＢＳ抗体がモノクロナールＩｇＧ抗体の少くと
   もＦ（ａｂ′）部分からなる請求項２記載の方法。 ４）前記ＢＳ抗体の一方の抗原結合部位がマトリックス
   上のハプテンと結合し、もう一方が感光性色素蛋白質の
   細胞質側もしくは細胞外側のいずれか一方と結合するこ
   とを特徴とする請求項１記載の方法。