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Structural biochemistry of translation-related proteins from pathogenic bacteria

Research Project

Project/Area Number 16K05859
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Bio-related chemistry
Research InstitutionJuntendo University (2019)
Institute of Physical and Chemical Research (2016-2018)

Principal Investigator

Yanagisawa Tatsuo  順天堂大学, 医学部, 非常勤助教 (10450420)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords翻訳 / バイオテクノロジー / タンパク質 / アミノアシルtRNA合成酵素 / tRNA / ケミカルバイオロジー / 病原性細菌 / 抗生物質 / 翻訳後修飾 / 非天然型アミノ酸 / X線結晶構造解析 / クロスリンカー / 細菌 / 酵素 / 蛋白質
Outline of Final Research Achievements

The translation factor EF-P is a bacterial L-shaped protein that alleviates the ribosome stalling that occurs at consequtive prolines in the genetic code translation. In N. meningitidis EF-P, rhamnosylation of the arginine residue at the L-shaped tip is very important for its activity. We solved the crystal structure of the rhamnosylation enzyme EarP and the EarP / EF-P complex from N. meningitidis, and identified amino acid residues important for Arg32 rhamnosylation activity. The conformation of the rhamnose moiety is suitable for the reaction was estimated by the docking simulation, and the reaction mechanism of EF-P(Arg32) rhamnosylation was proposed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

EF-PやEF-Pの翻訳後修飾は細菌にだけ存在し、一方ヒトなどの真核生物では全く修飾が異なるeIF-5AがEF-Pの役割を担っている。ラムノシル化修飾酵素EarPは髄膜炎菌、淋菌緑膿菌、百日咳菌、セパシア菌などの臨床的に重要な病原菌にのみ存在する。従って細菌にしか存在しないEF-P修飾酵素を阻害する化合物を設計すれば感染症を引き起こす病原菌や薬剤耐性菌に対して副作用の無い有効な抗菌薬にすることが期待できる。このような阻害剤を開発することで、ヒトやその体内に存在する腸内細菌、常在細菌に悪影響を及ぼさず、特定の病原細菌のみを退治できる有効な抗菌剤の開発に繋がると期待される。

Report

(5 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2020 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Book (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Fully productive cell-free genetic code expansion with structure-based engineering of pyrrolysyl-tRNA synthetase from Methanomethylophilus alvus2020

    • Author(s)
      Eiko Seki, Tatsuo Yanagisawa, Mitsuo Kuratani, Kensaku Sakamoto, and Shigeyuki Yokoyama
    • Journal Title

      ACS Synthetic Biology

      Volume: 9 Issue: 4 Pages: 718-732

    • DOI

      10.1021/acssynbio.9b00288

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 翻訳因子EF-Pのアミノアシル化とラムノシル化2019

    • Author(s)
      柳沢達男
    • Journal Title

      生化学 総説(みにれびゅー)

      Volume: 91 Pages: 91-95

    • NAID

      40021833039

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  • [Journal Article] Structural Basis for Genetic-Code Expansion with Bulky Lysine Derivatives by an Engineered Pyrrolysyl-tRNA Synthetase2019

    • Author(s)
      Yanagisawa Tatsuo、Kuratani Mitsuo、Seki Eiko、Hino Nobumasa、Sakamoto Kensaku、Yokoyama Shigeyuki
    • Journal Title

      Cell Chemical Biology

      Volume: 26 Issue: 7 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1016/j.chembiol.2019.03.008

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  • [Journal Article] Meningococcal cysteine transport system plays a crucial role for Neisseria meningitidis sustaining in the human brain microvascular endothelial cells2018

    • Author(s)
      Hideyuki Takahashi, Haruo Watanabe, Kwang Sik Kim, Shigeyuki Yokoyama, Tatsuo Yanagisawa
    • Journal Title

      MBio

      Volume: 9 Issue: 6

    • DOI

      10.1128/mbio.02332-18

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  • [Journal Article] Structural basis of protein arginine rhamnosylation by glycosyltransferase EarP2018

    • Author(s)
      Sengoku Toru、Suzuki Takehiro、Dohmae Naoshi、Watanabe Chiduru、Honma Teruki、Hikida Yasushi、Yamaguchi Yoshiki、Takahashi Hideyuki、Yokoyama Shigeyuki、Yanagisawa Tatsuo
    • Journal Title

      Nature Chemical Biology

      Volume: 14 Issue: 4 Pages: 368-374

    • DOI

      10.1038/s41589-018-0002-y

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  • [Journal Article] Cell-Free Protein Synthesis for Multiple Site-Specific Incorporation of Noncanonical Amino Acids Using Cell Extracts from RF-1 Deletion E. coli Strains.2018

    • Author(s)
      Seki E, Yanagisawa T, Yokoyama S.
    • Journal Title

      Methods. Mol. Biol.

      Volume: 1728 Pages: 49-65

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-7574-7_3

    • ISBN
      9781493975730, 9781493975747
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  • [Journal Article] Extensive Survey of Antibody Invariant Positions for Efficient Chemical Conjugation Using Expanded Genetic Codes2017

    • Author(s)
      Kato Akifumi、Kuratani Mitsuo、Yanagisawa Tatsuo、Ohtake Kazumasa、Hayashi Akiko、Amano Yoshimi、Kimura Kaname、Yokoyama Shigeyuki、Sakamoto Kensaku、Shiraishi Yasuhisa
    • Journal Title

      Bioconjugate Chemistry

      Volume: 28 Issue: 8 Pages: 2099-2108

    • DOI

      10.1021/acs.bioconjchem.7b00265

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Expanding the genetic code of Neisseria meningitidis with unnatural amino acids.2019

    • Author(s)
      高橋英之、大西真、横山茂之、柳沢達男
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      第93回日本細菌学会総会
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  • [Presentation] Analyses of meningococcal cysteine transport system as a nutrient virulence factor for the infection2019

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      高橋英之、横山茂之、柳沢達男
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      第92回日本細菌学会総会
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  • [Presentation] ピロリシルtRNA合成酵素の構造生物学:様々な非天然型アミノ酸を割り当てる遺伝暗号拡張の構造基盤2018

    • Author(s)
      ○柳沢達男、倉谷光央、関英子、樋野展正、坂本健作、横山茂之
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  • [Presentation] Mechanism of EF-P(Arg32) rhamnosylation revealed by the crystal structure of glycosyltransferase EarP/translation factor EF-P complex2018

    • Author(s)
      Toru Sengoku, Takehiro Suzuki, Naoshi Dohmae, Chiduru Watanabe, Teruki Honma, Yasushi Hikida, Yoshiki Yamaguchi, Hideyuki Takahashi, Shigeyuki Yokoyama, ○Tatsuo Yanagisawa
    • Organizer
      tRNA Conference 2018
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 複合体構造より明らかになったEF-P(Arg32)ラムノシル化の反応メカニズム2018

    • Author(s)
      仙石徹・鈴木 健裕・堂前直・渡邉千鶴・本間光貴・疋田泰士・山口芳樹・高橋英之・横山茂之・柳沢達男○
    • Organizer
      第20回日本RNA学会年会
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  • [Presentation] 髄膜炎菌由来EF-Pとラムノシル化修飾部位Arg32は生存に不可欠である2017

    • Author(s)
      柳沢達男、高橋英之、鈴木健裕、益田晶子、堂前直、横山茂之
    • Organizer
      第90回日本細菌学会総会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市 仙台国際センター
    • Year and Date
      2017-03-19
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  • [Presentation] 臨床分離株の宿主細胞への侵襲能と細胞外因子の発現量の相互比較による髄膜炎菌の病原性因子の探索及び解析2017

    • Author(s)
      ○高橋英之、横山茂之、柳沢達男
    • Organizer
      第91回日本細菌学会総会 (2018年3月28日、福岡)
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 髄膜炎菌由来の翻訳因子EF-Pのラムノース修飾による活性化の構造的基盤2017

    • Author(s)
      〇仙石徹、鈴木健裕、堂前直、渡邉千鶴、本間光貴、疋田泰士、山口芳樹、高橋英之、横山茂之、柳沢達男
    • Organizer
      ConBio2017(2017年12月11日、神戸)
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  • [Presentation] アジド基含有非天然型アミノ酸を導入したトラスツズマブFabのX線結晶構造2017

    • Author(s)
      〇倉谷光央、柳沢達男、加藤明文、大竹和正、林明子、天野芳美、木村要、白石泰久、坂本健作、横山茂之
    • Organizer
      ConBio2017(2017年12月11日、神戸)
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 反転型糖転移酵素によるタンパク質アルギニン・ラムノシル化の構造基盤2017

    • Author(s)
      仙石徹、鈴木健裕、堂前直、渡邉千鶴、本間光貴、疋田泰士、山口芳樹、高橋英之、柳沢達男、〇横山茂之
    • Organizer
      ConBio2017(2017年12月10日、神戸)
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  • [Presentation] 無細胞タンパク質合成法を用いたセレノシステイン導入によるタンパク質の機能改変2017

    • Author(s)
      〇関英子、柳沢達男、横山茂之
    • Organizer
      ConBio2017(2017年12月10日、神戸)
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  • [Presentation] ピロリシルtRNA合成酵素による寛容な非天然型アミノ酸認識の構造基盤2017

    • Author(s)
      ○柳沢達男、倉谷光央、関英子、樋野展正、坂本健作、横山茂之
    • Organizer
      ConBio2017(2017年12月10日、神戸)
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  • [Presentation] ピロリジルtRNA合成酵素による寛容な非天然型アミノ酸認識の構造基盤2017

    • Author(s)
      倉谷光央、○柳沢達男、関英子、樋野展正、坂本健作、横山茂之
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      第19回日本RNA学会年会(2017年7月19日、富山)
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  • [Presentation] 無細胞タンパク質合成法を用いて導入したセレノシステインによるタンパク質の機能改変2017

    • Author(s)
      ○関英子、柳沢達男、横山茂之
    • Organizer
      第17回日本蛋白質科学会年会(2017年6月21日、仙台)
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  • [Presentation] ピロリジルtRNA合成酵素による寛容な非天然型アミノ酸認識の構造的基盤2017

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      倉谷光央、○柳沢達男、関英子、樋野展正、坂本健作、横山茂之
    • Organizer
      第12回ケミカルバイオロジー学会年会(2017年6月8日、札幌)
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  • [Presentation] 構造ゲノム科学でタンパク質の未知機能を探る2016

    • Author(s)
      柳沢達男、横山茂之
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市 パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2016-11-30
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    • Invited
  • [Presentation] 髄膜炎菌由来EF-Pとラムノシル化修飾部位Arg32は生存に不可欠である2016

    • Author(s)
      柳沢達男、高橋英之、鈴木健裕、益田晶子、堂前直、横山茂之
    • Organizer
      第89回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市 仙台国際センター
    • Year and Date
      2016-09-25
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Neisseria meningitidis translation elongation factor P and its active-site arginine residue are essential for cell viability2016

    • Author(s)
      Tatsuo Yanagisawa, Hideyuki Takahashi, Takehiro Suzuki, Akiko Masuda, Naoshi Dohmae, Shigeyuki Yokoyama
    • Organizer
      2016 tRNA Conference
    • Place of Presentation
      大韓民国済州市 ロッテホテル済州
    • Year and Date
      2016-09-04
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Neisseria meningitidis translation elongation factor P and its active-site arginine residue are essential for cell viability2016

    • Author(s)
      Tatsuo Yanagisawa, Hideyuki Takahashi, Takehiro Suzuki, Akiko Masuda, Naoshi Dohmae, Shigeyuki Yokoyama
    • Organizer
      RNA2016
    • Place of Presentation
      京都府京都市 京都国際会館
    • Year and Date
      2016-06-28
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  • [Presentation] 髄膜炎菌由来EF-Pとラムノシル化修飾部位Arg32は生存に不可欠2016

    • Author(s)
      柳沢達男、高橋英之、鈴木健裕、益田晶子、堂前直、横山茂之
    • Organizer
      第16回蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      福岡県福岡市 福岡国際会議場
    • Year and Date
      2016-06-07
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  • [Book] 翻訳因子EF-Pのアミノアシル化とラムノシル化2019

    • Author(s)
      柳沢達男
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      生化学
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  • [Book] 糖転移酵素EarPによる翻訳因子EF-PのArgのラムノシル化の構造的な基盤2018

    • Author(s)
      仙石 徹、横山茂之、柳沢達男
    • Publisher
      新着論文レビュー
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      2017 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ピロリシルtRNA合成酵素2019

    • Inventor(s)
      理化学研究所
    • Industrial Property Rights Holder
      理化学研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
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    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ピロリシルtRNA合成酵素2018

    • Inventor(s)
      理化学研究所
    • Industrial Property Rights Holder
      理化学研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-163967
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2021-12-27  

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