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分子認識ポリマー複合型人工アロステリック酵素の開発

Research Project

Project/Area Number 11J08237
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biofunction/Bioprocess
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

大柴 雄平  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2011 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsコンジュゲート / ポリエチレングリコール(PEG) / P450cam / 遺伝子組み換え酵素 / 分子認識 / アビジン / CDスペクトル / コンフォメーション変化
Research Abstract

本研究は、生体内物質の高度な機能から着想を得た、複数の分子認識により複数の反応を制御するダブルコントロール型人工アロステリック酵素を、酵素P450camの遺伝子組み換え体(3mD)と分子認識ポリマーの複合化という汎用性のある手法で開発することを目的とする。昨年度は、分子認識部位にスペーサーを有するビオチン、シグナルにアビジンを選定して、アビジンの認識により酵素活性が変化する、不可逆であるがよりシンプルな系での実証を試みた。すると、アビジンの認識によりタンパク質のコンフォメーション変化を誘起し、ドラスティックな活性低下を引き起こすことが可能であることが証明された。しかし、その活性抑制メカニズムは解明されていない。そこで、本年度は、活性抑制メカニズム解明の第一段階として、分子認識部位であるビオチン化合物のスペーサーを長くすることで、分子認識部位の長さが3ml)の活性に与える影響を評価した。すると、分子認識部位導入後、スペーサーであるpoly(ethylene glycol)(PEG)のユニット数が2の場合は酵素活性が保持されていたが、PEGユニット数が11とさらに長くなると酵素活性は大幅に低下した。これらのビオチン化合物と同等またはより長いPEGを3mDに導入しても酵素活性が大幅に低下したことから、ある長さ以上の分子認識部位を3mDに導入すると酵素活性が抑制されることが分かった。分子認識部位導入後に酵素活性が保持されたPEGユニット数が2のコンジュゲート体では、アビジン認識後酵素活性は低下し、アビジンに対する応答性が確認された。従って、分子認識部位導入後酵素活性を保持し、かつ標的分子認識後活性を低下させるためには、短い分子認識部位が必要であることが分かった。さらに、作製した全ての3mDコンジュゲート体に対して、活性体の割合と活性残存率の相関関係を見ると、多くのコンジュゲート体で活性抑制の原因は不活性体への変化であったが、基質の結合変化も原因となる場合があることが確認された。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Molecular recognition moiety and its target biomolecule interact in switching enzyme activity2013

    • Author(s)
      Yuhei Oshiba, Takanori Tamaki, Hidenori Ohashi, Hidehiko Hirakawa, Satoshi Yamaguchi, Teruyuki Nagamune, Takeo Yamaguchi
    • Journal Title

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      Volume: 115(印刷中) Issue: 6 Pages: 639-644

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2012.12.019

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of length of molecular recognition moiety on enzymatic activity switching

    • Author(s)
      Yuhei Oshiba, Takanori Tamaki, Hidenori Ohashi, Hidehiko Hirakawa, Satoshi Yamaguchi, Teruyuki Nagamune, Takeo Yamaguchi
    • Journal Title

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      Volume: (掲載確定)

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 位置選択的コンジュゲートによる遺伝子組み換え酵素の活性・構造評価2013

    • Author(s)
      大柴雄平、 田巻孝敬、 大橋秀伯、 平川秀彦、 山口哲志、 長棟輝行、 山口猛央
    • Organizer
      化学工学会第78回年会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪)
    • Year and Date
      2013-03-17
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] シグナル応答型人工酵素の活性調節2012

    • Author(s)
      大柴雄平、 田巻孝敬、 大橋秀伯、 平川秀彦、 山口哲志、 長棟輝行、 山口猛央
    • Organizer
      第61回高分子討論会
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学(名古屋)
    • Year and Date
      2012-09-20
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子認識による活性制彎型人工酵素の開発2012

    • Author(s)
      大柴雄平
    • Organizer
      2012年材料化学システム学討論会
    • Place of Presentation
      東京ぶ業大学大岡山キャンパス(東京)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-08-17
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Control of P450cam Activity with the Avidin Recognition2012

    • Author(s)
      Yuhei Oshiba, Takanori Tamaki, Hidenori Ohashi, Taichi Ito, Hidehiko Hirakawa, Satoshi Yamaguchi, Teruyuki Nagamune, Takeo Yamaguchi
    • Organizer
      11th International Symposium on Cytochrome P450 Biodiversity and Biotechnology
    • Place of Presentation
      The Regional Museum of Natural Sciences - Turin(Italy)
    • Year and Date
      2012-06-25
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Control of Enzyme Activity by Introduction of Molecular Recognition Moiety2011

    • Author(s)
      Yuhei Oshiba, Takanori Tamaki, Hidenori Ohashi, Taichi Ito, Hidehiko Hirakawa, Satoshi Yamaguchi, Teruyuki Nagamune, Takeo Yamaguchi
    • Organizer
      AIChE 2011 Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Minneapolis Convention Center, Minneapolis, MN, USA
    • Year and Date
      2011-10-19
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] アビジンシグナルによる酵素の活性調節2011

    • Author(s)
      大柴雄平・田巻孝敬・大橋秀伯・伊藤大知・平川秀彦・山口哲志・長棟輝行・山口猛央
    • Organizer
      酵素工学研究会第66回講演会
    • Place of Presentation
      東京大学山上会館(東京)
    • Year and Date
      2011-09-29
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子認識による活性制御型人工酵素の構築2011

    • Author(s)
      大柴雄平・田巻孝敬・大橋秀伯・伊藤大知・平川秀彦・山口哲志・長棟輝行・山口猛央
    • Organizer
      化学工学会第43回秋季大会
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学(愛知)
    • Year and Date
      2011-09-15
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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