Kendall & Hochella(2003)による〔『Measurement and interpretation of molecular-level forces of interaction between the siderophore azotobactin and mineral surfaces』(3537p)から〕

『親鉄剤アゾトバクチンと鉱物表面間の相互作用の分子レベルの力の測定と解釈』


Abstract
 The forces of interaction were measured between the siderophore azotobactin and the minerals goethite (α-FeOOH) and diaspore (α-AlOOH) in aqueous solution using force microscopy. Azotobactin, a pyoverdin-type siderophore, was covalently linked to a hydrazide terminated atomic force microscope tip using a standard active ester protein coupling technique. Upon contact with each mineral surface, the adhesion force between azotobactin and goethite was two to three times the value observed for the isostructural Al-equivalent diaspore. The affinity for the solid iron oxide surface reflected in the force measurements correlates with the specificity of azotobactin for aqueous ferric iron. Further, the adhesion force between azotobactin and goethite significantly decreases (4 nN to 2 nN) when small amounts of soluble iron (0.1μM FeCl3・6H2O) are added to the system at pH 3.5 suggesting a significant specific interaction between the chelating reactive center of azotobactin and the mineral surface. Changes in the force signature with pH and ionic strength were fairly predictable when considering mineral solubility, the charge character of the mineral surfaces, the molecular structure of azotobactin, and the intervening solution. For example, azotobactin-goethite adhesion values were consistently smaller at pH 3.5 relative to the forces at pH 7. At the lower pH, the large number of protons and the increase in the mineral solubility provides additional electron acceptors (e.g., H+ and Fe3+(aq)) that are free to compete for the basic oxygen chelating sites in the azotobactin structure. It is believed that this competition disrupts siderophore affinity for the surface resulting in decreased adhesion values.』

『相互作用の力が、原子間力顕微鏡を用いて、親鉄剤アゾトバクチンと鉱物針鉄鉱(α-FeOOH)およびダイアスポア(α-AlOOH)の間で測定された。pyoverdinタイプの親鉄剤であるアゾトバクチンは、標準活性エステル蛋白質結合法を用いて、原子間力顕微鏡のチップに先がつながったヒドラジドに共有結合的に連結された。それぞれの鉱物表面に接触させると、アゾトバクチンと針鉄鉱間の付着力は、同じ構造でAl等価のダイアスポアについて観察された値の2〜3倍であった。力の測定に反映される固体鉄酸化物表面に対する親和力は、溶存第二鉄に対するアゾトバクチンの特性と相関する。さらに、アゾトバクチンと針鉄鉱間の付着力は、少量の溶解性鉄(0.1μM FeCl3・6H2O)がpH3.5で系に加えられると、かなり減少する(4 nNから2 nNへ)が、これはアゾトバクチンのキレート化している反応中心と鉱物表面間での重要かつ特有の相互作用を示している。pHとイオン強度とともに力の特徴が変わることは、鉱物溶解度、鉱物表面の電荷特性、アゾトバクチンの分子構造、および介在する溶液を考慮すればかなり予想可能であった。例えば、アゾトバクチン−針鉄鉱付着値は、pH7での力に比べてpH3.5では絶えず小さかった。低いpHでは、多数のプロトンおよび鉱物溶解度の増加が、さらに多くの電子受容体(例えば、H+ および Fe3+(aq))を提供し、それらはアゾトバクチン構造中の基底酸素キレート化サイトに対して競争を行わない。この競争が表面に対する親鉄剤の親和力を分裂させ、付着力の減少をもたらすと考えられる。』

1. Introduction
2. Experimental
 2.1. Azotobactin production and isolation
 2.2. Tip activation
 2.3. Solution conditions and mineral specimens
 2.4. AFM operation and data processing
3. Results and discussion
 3.1. Forces of siderophore interaction with an iron versus aluminum oxide
 3.2. Effect of added soluble iron on forces between azotobactin and goethite
 3.3. Assessment of the azotobactin-goethite/diaspore interaction
 3.4. Details of force curve features
 3.5. Ionic strength and pH effects on the forces of interaction
4. Summary and conclusions
Acknowledgments
References


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