本发明专利技术涉及蛋白质光电转换器件、光电转换系统和蛋白质固定化电极。该蛋白质光电转换器件包括：金电极；和固定在该金电极上的金属取代细胞色素b562或锌二氢卟吩细胞色素b562或其衍生物或变体。
【技术实现步骤摘要】
本公开涉及蛋白质光电转换器件、光电转换系统、蛋白质光电转换器件的制造方法、光电转换系统的制造方法以及蛋白质固定化电极。更具体地讲，本公开涉及在蛋白质光电转换器件、光电转换系统、蛋白质光电转换器件的制造方法、光电转换系统的制造方法和蛋白质固定化电极中使用具有细胞色素(cytochrome)b562碱基(base)的蛋白质。
技术介绍
期待蛋白质成为替代半导体器件的下一代功能器件。半导体器件仅仅可以小型化到几十纳米，而蛋白质可以在2nm至IOnm的小得多的尺寸下表现出高度精密的、复杂的功倉泛。已经提出了一种使用蛋白质的光电转换器件，具体来说是使用蛋白质固定化电极的光电转换器件，在该蛋白质固定化电极的结构中通过以锌取代马心肌细胞色素 c (horse myocardial cytochrome c)中血红素(heme,亚铁血红素)的中心金属铁获得的锌取代细胞色素c被固定在金电极上。介绍了蛋白质固定化电极能够产生光电流(参见 JP-A-2007-220445)。作为使用蛋白质的光电转换器件的另一个示例，提出一种使用蛋白质固定化电极的器件，在该蛋白质固定化电极的结构中锌取代细胞色素C552被固定在金电极上(参见 JP-A-2010-190646)。有多个关于细胞色素b562的报道，包括使用大肠杆菌的表达和纯化方法(参见 Nikkila，H.，Gennis，R. B. and Sliger，S. G. Eur. J. Biochem. 202，309 (1991))、构象(conformation)(256B. pdb, 参见 Mathews, F. S. , Bethge, P. H. and Czerwinski, E. ff. J. Biol. Chem. 254，1699 (1979))、用于提取血红素的方法(参见 Itagaki，Ε·，Palmer,G.and Hager, L. P. J. Biol. Chem. 242，2272 (1967))、用于结合锌卟啉的方法(参见 Hamachi, I. , Takashima, H. , Tsukiji, S. Shinkai, S. , Nagamune, T. and Oishi, S. Chem. Lett. 1999，551 (1999))、用于将醌(quinone)结合到分子中的方法(参见Hay, S.， Wallace, B. B., Smith, T. A., Ghiggino, K. P. and Wydrzynski, T. Proc. Natl.Sci USA, 101,17675(2004))以及用于银电极的固定方法(参见 Zuo，P.，Albrecht, T. Baker, P. D.， Murgida, D. H. and Hildebrandt, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 11, 7430 (2009))。还提出了一种使用锌取代细胞色素C552的用于蓝光的光电转换器件，以及使用改性的锌卟啉细胞色素C552 的用于红光或绿光的光电转换器件(参见JP-A-2010-190646)。
技术实现思路
然而，在JP-A-2007-220445中提出的光电转换器件中的锌取代细胞色素c的制备中使用的马心肌细胞色素c中，辅基(prosthetic group) P卜啉被共价结合到半胱胺酸残基。这使得难以从马心肌细胞色素c分离卟啉，并且仅仅可能以锌或锡来置换中心铁。这已经严重地限制了可使用的蛋白质类型。因此，需要使用包括通过使用源自大肠杆菌(Escherichia coli)的细胞色素b562作为碱基制备的金属取代细胞色素b562的各种蛋白质的蛋白质光电转换器件及其制造方法。还需要使用各种蛋白质(包括通过使用源自大肠杆菌的细胞色素b562作为碱基制备的金属取代细胞色素b562)的光电转换系统及其制造方法。而且，需要蛋白质固定化电极及其制造方法，其中，包括通过使用源自大肠杆菌的细胞色素b562作为碱基制备的金属取代细胞色素b562的各种蛋白质被固定。本专利技术人进行了大量的研究以解决现有技术的上述问题，并且发现使用源自大肠杆菌的细胞色素b562作为碱基的蛋白质可以有效地用作用于蛋白质光电转换器件的蛋白质。细胞色素b562使得很容易将血红素或卟啉添加或去除，并且可以容易地通过中心金属的置换或卟啉的改性而提供多种颜色。还发现细胞色素b562或使用细胞色素b562作为碱基的蛋白质很容易被固定在金电极上。另一个发现是将具有Π电子的氧化还原活性基团(redox active group)导入到使用细胞色素b562作为碱基的蛋白质的分子中可以放大光电流。基于由本专利技术人独立地获得的上述发现，通过由本专利技术人进行的刻苦研究完成了本专利技术。本公开的实施方式旨在提供一种蛋白质光电转换器件，其包括金电极；和固定在金电极上的金属取代细胞色素b562或锌二氢卟吩(zinc chlorin)细胞色素b562或它们的衍生物或变体。本公开的另一个实施方式旨在提供一种包括蛋白质光电转换器件的光电转换系统，该器件包括金电极；和固定在金电极上的金属取代细胞色素b562或锌二氢卟吩细胞色素b562或它们的衍生物或变体。本公开的又一实施方式旨在提供一种用于制造蛋白质光电转换器件的方法，该方法包括将金属取代细胞色素b562或锌二氢卟吩细胞色素b562或它们的衍生物或变体固定在金电极上。本公开的再一实施方式旨在提供一种用于制造光电转换系统的方法，该方法包括将金属取代细胞色素b562或锌二氢卟吩细胞色素b562或它们的衍生物或变体固定在金电极上。本公开的再一实施方式旨在提供一种蛋白质固定化电极，其包括金电极；和固定在金电极上的金属取代细胞色素b562或锌二氢卟吩细胞色素b562或它们的衍生物或变体。优选地，金属取代细胞色素b562或锌二氢卟吩细胞色素b562或它们的衍生物或变体、或者细胞色素b562或其衍生物或变体以其含有的卟啉丙酸(porphyrin propionic acid)面向金电极的取向而被固定。根据要求，具有Π电子的氧化还原活性基团被导入到金属取代细胞色素b562或锌二氢卟吩细胞色素b562或它们的衍生物或变体。根据需要可使用并选择已知的氧化还原活性基团。优选地，色氨酸或醌被用作氧化还原活性基团。适当地选择金属取代细胞色素b562的金属，以便获得期望的光电转换波长。示例包括锌(Zn)、铍(Be)、锶(Sr)、铌(Nb)、钡(Ba)、镥(Lu)、铪(Hf)、钽(Ta)、镉(Cd)、锑(Sb)、钍(Th)和铅(Pb)。细胞色素b562、金属取代细胞色素b562或锌二氢卟吩细胞色素b562的衍生物是骨架 (主链)氨基酸残基或卟啉被化学方法改性的化合物。细胞色素b562、金属取代细胞色素b562 或者锌二氢卟吩细胞色素b562的变体是骨架氨基酸残基的一部分被其他氨基酸残基取代的化合物。光电转换系统典型地包括响应不同波长的光的两种以上的光电转换器件。光电转换器件中的至少一种是蛋白质光电转换器件，其包括金电极和固定在金电极上的金属取代细胞色素b562、锌二氢卟吩细胞色素b562、或者其衍生物或变体。根据诸如光电转换系统的使用目的等因素适当地选择光电转换系统中光电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：山田齐尔，户木田裕一，后藤义夫，罗玮，中丸启，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：
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