Con un osciloscopio o un analizador lógico, yo lo que hice fue comprobar que le llegaran 5V, luego desoldar y poner uno nuevo sobre un zócalo. Tengo una megadrive con casi todos los integrados sobre zócalos para pruebas, quité el Z80 y pasaba precisamente eso. Salía el mensaje del TMSS y luego se quedaba la pantalla en negro.
Aunque el juego funciona en otra consola, ¿has probado con otro? ¿no tendrás un adaptador de Master system para ver si funcionan estos juegos? esto ayudaría a diagnosticar.
Parece ser que si muestra ese mensaje el Motorola 68000 está bien. Comprueba las pistas que van del cartucho a los chips custom de la consola.