JPS6328390A - カチオン性染料で修飾された紫膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
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） 本発明はカチオン性染料で修飾された高度好塩菌由来の
紫膜に関する。本発明の修飾された紫膜は、バイオセン
サー例えば光センサー素子として有用である。

（従来技術） 近年、バイオセンサーの役割が注目されており、その開
発も種々行われている。紫膜は光にたいして後述のごと
く感受性であり、しかもバクテリアの培養により容易に
生産され、安定で取り扱いら容易であることから、バイ
オセンサー素子としての可能性が注目されている。

紫膜は、高度好塩菌ハロバクテリア（Ｉｌａｒ。

ｂａｃｔｅｒｉｕｍ　　ｈａｌｏｂｉｕｍ）の形質膜に
バッヂ状に形成されるらので、光感受性蛋白質であるバ
クテリオロドプノン（以下、ｂＲと略すことがある）の
三量体が二次元六方格子の結晶構造を形成し、その間隙
を脂質２分子が埋めた構造をとるものと考えられている
（Ｐ、Ｎ、Ｔ、　　　ＵｎｗＪｎ等、Ｊ、Ｍｏｌ。ｂ　
ｉ　ｏ　１．．９４ａ。

４２５−４４０頁、１９７５年；Ｒ，ＨｅｎｄｅｒｓＯ
ｎ等、Ｎａｔｕｒｅ、２５７巻、２８−３２頁、１９７
５年）。バクテリオロドブノンは、分子Ｍ約２６．００
０の単純な蛋白質で、その２１６番目のリジンのεアミ
ノ基にレチナールがノッフ結合している（Ｈ，Ｇ、Ｋｈ
ｏｒａｎａ等、Ｐｒｏｃ、Ｎａｔｌ、Ａｃａｄ、Ｓｃｉ
、ＬＩＳＡ。

７６巻、５０４６−５０５０．１９７６年：１■。

Ｄ、Ｌｅｍｋｅ等、Ｆｅｂｓ、Ｌｅｔｔ、、１２８巻、
２５５−２６０頁、！　９８１ｆ；Ｈ，Ｂａｙｌｅｙ等
、Ｐｒｏｃ、Ｎａｔ　１．Ａｃａｄ、Ｓｃ　ｉ、ＵＳＡ
、７８含、２２２６−２２２９頁。

１９８１年）。

バクテリオロドプシンを含む紫膜は、光エネルギーを利
用してプロトンを輸送する光駆動ポンプであり、ハロバ
クテリアはこの機能により得られる膜内外の電位差即ち
電気化学的ボテンンヤルエ不ルギーを膜上に存在すると
されるＡＴＰ　ａ　ｓ　ｅにより、化学的エネルギーに
変換している。

このプロトンポンプは、バクテリオロドプシンが５８０
　ｎｍ近傍の光を受けて構成発色団レチナールのに性化
とンッフ塩居の脱プロトン化、再プロトン化を含む光周
期反応をひきおこす結果として現れる。即ち、バクテリ
オロドプシンが５８０ｎｍ近傍の光を受けると、 トランスーバクテリオロドプシン（１ｍ　ａ　ｘ　＝　
５８３ｎｍ）　　−バソートランスーバクテリオロドプ
シン（１ｍ　ａ　ｘ　＝　６２６　ｎ　ｍ　）　　−ル
ミ−トランス−バクテリオロドプシン（１ｍ　ａ　ｘ　
＝　５４３ｎｍ）　　−メタ−トランス−バクテリオロ
ドプシン（λｍ２Ｌｘ−＝４１８ｎｍ）　　−トランス
ーバクテリオロトブノノ、 の光同期反応サイクルか起こり、ハロバクテリア中でこ
の反応によりＡＴＰの生産が生じる。

（発明が解決しようとする問題点） バクテリオロドプシンが組み込まれた紫膜は、５８０ｎ
ｍ近傍の光をうけるとこれに応答して、上記先周期反応
が生じ、その結果、光照射中において５８０ｎｍ付近の
吸光度が減少したり、反応系にエネルギー変化を生じる
から、これらの性質を利用して、光センサー等のバイオ
センサー素子として、あるいはエネルギー変換素子とし
ての利用が研究されている。しかしながら、天然の紫膜
では、応答する光の波長が５８０ｎｍ近傍に限定される
という問題がある。本発明は、より短波長の光にも同様
に応答しうる修飾された紫膜を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は上記問題点を解決すべく鋭念研究を重ねた結
果、紫膜が含む無機のカチオンをカチオン性染料で置換
して修飾することにより、カチオン性染料がバクテリオ
ロドプシンに配位して、紫膜の機能を変化させ、該カチ
オン性染料のもつ吸収スペクトルの波長に応答してプロ
トンを放出する現象を見いだし、この知見にらとずいて
本発明を完成した。

本発明の高度好塩菌由来の紫膜の修飾は以下のようにし
て行うことが出来る。即ち、ハロバクテリアをニスター
ヘルド（Ｏｅｓｔｅｒｈｅｌｔ）等の方法（Ｎａｔｕｒ
ｃ　Ｎｅｗ　　Ｂｉｏｌ、。

２３３巻、１４９頁、１９７４年）に従い培養し、紫膜
を溶液として調製することができる。この紫膜を木材等
の方法（Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ、Ｐｈ。

ｔｏｂｉｏｌ、、４０巻、６４１−６４６頁、１９８４
年）により処理してカルシウムおよびマグネシウム等の
無機カチオンを除くと前校を得ることができる。このよ
うにして得られた前校をバクテリオロドプシンとして、
１−ＩＯマイクロモル／り、好ましくは５−６マイクロ
モル／Ｑの水溶液とし、この溶液１ｍぐにつきカチオン
性染料１ミリモル／ａの水溶液を１０−１００マイクロ
リツトル、好ましくはバクテリオロドプシンにたいして
カチオン性染料が６−１５当量になるように添加する。

ここで用いられるカチオン性染料としては種々のものが
使用可能である。例えばオーラミン、クリソイノン、デ
ィスバーズ　ジアゾブラック　Ｄ等があるが、ジアミノ
アクリノン（以下、ＤＡＡと略す）が最も好ましい。

このようにして得られる修飾紫膜の可視吸収スペクトル
は、第１図に示したごとく、ＤＡＡの添加量によっても
異なるが、バクテリオロドプシンにたいして約ｌＯ当り
のＤＡＡの添加によれば、極大及収約５６０　ｎ　ｍ　
（らとの紫膜の有する単一の極大及収約５７０ｎｍに相
当する極大吸収）および約４４０ｎｍ、並びに肩吸収４
３５ｎｍおよび４５８ｎｍを持つ修飾された紫膜に変換
される（第１図中曲線２−９において、ＤＡＡ／ｂＲは
それぞれ０．２５．０，６２、ｌ、２５．１．８７．３
．０９．４，３０．６，０９および１２．１である）。

なお、曲線ｌは前校の吸収曲線であり、もとの紫膜より
極大吸収がやや長波長側にずれていることを示している
。更に、円二色性（ＣＤ）スペクトルも同様で、第２図
に示すごと＜　ＤＡＡの添加量に応じて変化する。

上記スペクトル変化は、本発明の修飾された紫膜は、前
校とカチオン性染料の単なる混合物ではなく、両者の成
分がある種の複合体を形成していることを示している。

以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、
この実施例は発明を限定するものでないことはいうまで
もない。

Ｘ潰貫 ニスターヘルド（Ｏｅｓｔｅｒｈｅｌｔ）等の方法に従
いハロバクテリアの形質膜から紫膜を調製し、ひきつづ
いて木材等の方法で脱カチオンして前校の水溶液を調製
した。この前校溶液をバクテリオロドブンンとして５，
３マイクロモル／Ｑとなるように希釈した。

尚、前校水溶液中のバクテリオロドブンンの濃度は、前
校溶液に塩化マグネシウムを１００ミリモル／Ｑとなる
ように添加し、−夜装置して紫膜に戻し、７５０Ｗのプ
ロジェクタ−で１分間照射して明順応型とし、５６５　
ｎｍの吸光度を測定して、バクテリオロドブンンの吸光
度ε、い＝６３゜０００　ｃｍ”Ｍ＝より計算して決定
することができる。

前記の希釈した前校水溶液３　ｍ　ｌにＤＡＡの１ミリ
モル／Ｑ水溶液６５マイクロリットルを添加して高度好
塩菌由来の修飾された紫膜水溶液を得た。

可視吸収スペクトル： λｍ２Ｌｘ　　４４０ｎｍ、　　５６０ｎｍλｓｈ　　
　４３５ｎｍ、　　４５８ｎｍ（発明の効果） 実施例で得られた修飾紫膜が、天然の紫膜に比べて、低
波長側の光線にも応答しうろことを確認した。

即ち両者の紫膜を用い、５８４　ｎ　ｍおよび４４０ｎ
ｍのレザー光線を照射し、照射模の６０００ｍでの吸光
度の低下（即ち、光周期反応の発生）が生じるかどうか
を調べた。その結果、表１に示すとおり、天然の紫膜は
５８４　ｎ　ｍのレザー光線にのみ応答するが、本発明
による修飾紫膜は５８４ｎｍと同様に４４０ｎｍのレザ
ー光照射にも応答して光周期反応を引き起こした。

この事実は、これらの紫膜を例えば光センサー素子とし
て使う場合、天然の紫膜は５８４ｎｍ近辺の光線を検知
する光センサー素子としてのみ使用できるか、本発明の
修飾紫膜は５８４ｎｍ近辺のみならず４４０ｎｍ近辺の
光線ら検知できることを怠味する。

表１ ＰＭ（天然）　　　　０，１１７　　　　　　　０．０
１６５Ｐｉ（Ｃａ４）　　　　０．１１７　　　　　０
．０１６７ＰＭ（Ｎａ寸）　　　　　　　０，１１８　
　　　　　　　　０．０１６５及旌ぢス片□土１１７　
　　　　　　０−、阜什１−＊　　紫膜 ＊＊　前校にカルシウムイオンを加えた紫膜享＊＊　　
前校にカルシウムイオンを加えた紫膜

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の修飾紫膜の可視吸収スペクトル図であ
り、 ′ｆＣ２図は本発明の修飾紫膜の円二色性スペクトル図
である。 特許出願人　　サントリー株式会社 （ばか５名） 手　　続　　補　　正　　書 昭和６１年９月２ｒ日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高度好塩菌より得られる紫膜の無機陽イオンをカ
   チオン性染料で置換したことを特徴とする紫膜。
2. （２）カチオン性染料がジアミノアクリジンである特許
   請求の範囲第１項記載の紫膜。