FRET analysis of protein structural changes by site-specific incorporation of fluorescent nonnatural amino acids

• Project/Area Number: 19370063
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Biophysics
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: HOHSAKA Takahiro Japan Advanced Institute of Science and Technology, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (30263619)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2009: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2008: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2007: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
• Keywords: 蛋白質 / 非天然アミノ酸 / 生物物理 / 無細胞翻訳系 / 蛍光共鳴エネルギー移動 / 4塩基コドン / バイオテクノロジー / プレテオーム

Research Abstract

本研究では、これまで開発してきた4塩基コドンなどを用いたタンパク質の部位特異的二重蛍光標識法をさらに発展させることで、タンパク質の立体構造やその変化をFRETにより解析する手法の確立を行なった。実際に、マルトース結合タンパク質などについて基質結合に伴う立体構造変化のFRETを用いた検出や、二重標識に有用なN末端特異的な非天然アミノ酸誘導体の導入法、高効率アンバーサプレッサーtRNAの開発などを達成した。

Research Products

• [Journal Article] Incorporation of fluorescent-labeled non-α-amino carboxylic acids into the N-terminus of proteins in response to amber initiation codon (2010)
  • Author(s): Masanori Miura, Norihito Muranaka, Ryoji Abe, Takahiro Hohsaka
  • Journal Title: Bull. Chem. Soc. Jpn 83 Pages: 546-553
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Incorporation of fluorescent non-natural amino acids into N-terminal tag of proteins in cell-free translation and its dependence on position and neighboring codons (2010)
  • Author(s): Ryoji Abe, Kaori Shiraga, Shogo Ebisu, Hiroaki Takagi, Takahiro Hohsaka
  • Journal Title: J. Biosci. Bioeng 110 Pages: 32-38
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Incorporation of non-natural amino acids with two labeling groups into the N-terminus of proteins (2010)
  • Author(s): Tadayoshi Egusa, Kaori Shiraga, Takuya Chiba, Yasunori Tokuda, Issei Iijima, Takahiro Hohsaka
  • Journal Title: Bull. Chem. Soc. Jpn 83 Pages: 176-181
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Incorporation of non-natural amino acids with two labeling groups into the N-terminus of proteins (2010)
  • Author(s): Tadayoshi Egusa, Kaori Shiraga, Takuya Chiba, Yasunori Tokuda, Issei Iijima, Takahiro Hohsaka
  • Journal Title: Bull.Chem.Soc.Jpn. 83 Pages: 176-181
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Incorporation of fluorescent-labeled non-α-amino carboxylic acids into the N-terminus of proteins in response to amber initiation codon <BR> <I> (2010)
  • Author(s): Masanori Miura, Norihito Muranaka, Ryoji Abe, Takahiro Hohsaka
  • Journal Title: Bull.Chem.Soc.Jpn. (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Incorporation of fluorescent non-natural amino acids into N-terminal tag of proteins in cell-free translation and its dependence on position and neighboring colons (2010)
  • Author(s): Ryoji Abe, Kaori Shiraga, Shogo Ebisu, Hiroaki Takagi, Takahiro Hohsaka
  • Journal Title: J.Biosci.Bioeng. (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Site-specific incorporation of PEGylated amino acids into proteins using nonnatural amino acid mutagenesis (2009)
  • Author(s): Naoki Shozen, Issei Iijima, Takahiro Hohsaka
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem. Lett 19 Pages: 4909-4911
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Position-specific incorporation of fluorescent non-natural amino acids into maltose-binding protein for detection of ligand binding by FRET and fluorescence quenching (2009)
  • Author(s): Issei Iijima, Takahiro Hohsaka
  • Journal Title: ChemBioChem 10 Pages: 999-1006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] N-Terminal specific fluorescence labeling of proteins through incorporation of fluorescent hydroxy acid and subsequent ester cleavage (2008)
  • Author(s): Takayoshi Watanabe, Yoichi Miyata, Ryoji Abe, Norihito Muranaka, Takahiro Hohsaka
  • Journal Title: ChemBioChem 9 Pages: 1235-1242
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Four-base codon-mediated saturation mutagenesis in a cell-free translation system (2008)
  • Author(s): Takayoshi Watanabe, Norihito Muranaka, Takahiro Hohsaka
  • Journal Title: J. Biosci. Bioeng 105 Pages: 211-215
  • NAID: 110007580812
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comprehensive screening of amber suppressor tRNAs suitable for incorporation of non-natural amino acids in a cell-free translation system (2008)
  • Author(s): Hikaru Taira, Yosuke Matsushita, Kenji Kojima, Kaori Shiraga, Takahiro Hohsaka
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun 374 Pages: 304-308
• [Journal Article] N-Terminal specific fluorescence labeling of proteins through in corporation of fluorescent hydroxy acid and subsequent ester cleavage (2008)
  • Author(s): Takayoshi Watanabe, Yoichi Miyata, Ryoji Abe, Norihito Muranaka, Takahiro Hohsaka
  • Journal Title: ChemBioChem 9 Pages: 1235-1242
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Four-base codon-mediated saturation mutagenesis in a cell-free translation system (2008)
  • Author(s): Takayoshi Watanabe, Norihito Muranaka, Takahiro Hohsaka
  • Journal Title: J. Biosci. Bioeng. 105 Pages: 211-215
  • NAID: 110007580812
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 蛍光標識アミノ酸のタンパク質への部位特異的二重導入と一分子FRETへの応用 (2010)
  • Author(s): 徳田安則, 芳坂貴弘
  • Organizer: 日本化学会春季年会
  • Place of Presentation: 関西大学
  • Year and Date: 2010-03-27
• [Presentation] 非天然アミノ酸導入技術のタンパク質の構造機能解析への応用 (2010)
  • Author(s): 芳坂貴弘
  • Organizer: 第12回生命化学研究会
  • Place of Presentation: あわら市
  • Year and Date: 2010-01-08
• [Presentation] 非天然アミノ酸導入技術のタンパク質の構造機能解析への応用 (2010)
  • Author(s): 芳坂貴弘
  • Organizer: 第12回生命化学研究会
  • Place of Presentation: あわら市清風荘
  • Year and Date: 2010-01-08
• [Presentation] 新規蛍光標識非天然アミノ酸の導入によるタンパク質立体構造の精密なFRET解析の検討 (2009)
  • Author(s): 東周作、飯島一生、三浦将典、芳坂貴弘
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] 無細胞翻訳反応のリアルタイム観察による非天然アミノ酸を効率よく導入するアンバーサプレッサーtRNAのスクリーニング (2009)
  • Author(s): 飯島一生, 芳坂貴弘
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] 蛍光標識アミノ酸の導入によるシアル酸結合レクチンの基質結合の蛍光検出 (2009)
  • Author(s): 伊藤康高, 飯島一生, 徳田安則, 矢部力朗, 久野敦, 平林淳, 芳坂貴弘
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] 新規蛍光標識非天然アミノ酸の導入によるタンパク質立体構造の精密なFRET解析の検討 (2009)
  • Author(s): 東周作, 飯島一生, 三浦将典, 芳坂貴弘
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] 一分子FRET測定が可能な部位特異的二重蛍光タンパク質の合成法の開発 (2009)
  • Author(s): 徳田安則, 芳坂貴弘
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] 部位特異的蛍光標識抗体フラグメントを用いたオープンサンドイッチ法の開発 (2009)
  • Author(s): 阿部亮二, 伊原正喜, 恵比須省吾, 芳坂貴弘, 上田宏
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] 非天然アミノ酸導入技術を利用したタンパク質の部位特異的蛍光標識法の開発 (2009)
  • Author(s): 芳坂貴弘
  • Organizer: 第4回無細胞生命科学研究会
  • Place of Presentation: 下呂市民会館
  • Year and Date: 2009-11-17
• [Presentation] 無細胞翻訳反応のリアルタイム検出による非天然アミノ酸導入用アンバーサプレッサーtRNAのスクリーニング (2009)
  • Author(s): 飯島一生, 芳坂貴弘
  • Organizer: 第4回無細胞生命科学研究会
  • Place of Presentation: 下呂市民会館
  • Year and Date: 2009-11-17
• [Presentation] 蛍光標識ヒドロキシ酸の導入による新規タンパク質N末端特異的蛍光標識法の開発 (2009)
  • Author(s): 渡辺貴嘉, 芳坂貴弘
  • Organizer: 第4回無細胞生命科学研究会
  • Place of Presentation: 下呂市民会館 (下呂)
  • Year and Date: 2009-11-17
• [Presentation] Screening of amber suppressor tRNAs suitable to introduce nonnatural amino acids into proteins by real-time monitoring of cell-free translation (2009)
  • Author(s): Issei Iijima, Takahiro Hohsaka
  • Organizer: The 6th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • Place of Presentation: 高山
  • Year and Date: 2009-09-29
• [Presentation] Screening of amber suppressor tRNAs suitable to introduce nonnatural amino acids into proteins by real-time monitoring of cell-free translation (2009)
  • Author(s): 飯島一生, 芳坂貴弘
  • Organizer: The 6^<th> International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • Place of Presentation: 高山市民文化会館
  • Year and Date: 2009-09-29
• [Presentation] 蛍光基および消光基で標識した非天然アミノ酸の二重導入によるタンパク質構造変化のFRET分析 (2009)
  • Author(s): 飯島一生, 芳坂貴弘
  • Organizer: 第36回生体分子科学討論会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2009-06-20
• [Presentation] 非天然アミノ酸導入技術を利用したタンパク質の部位特異的蛍光標識とFRET解析への応用 (2009)
  • Author(s): 芳坂貴弘
  • Organizer: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2009-05-22
• [Presentation] 非天然アミノ酸導入技術を利用したタンパク質の部位特異的蛍光標識とFRET解析への応用 (2009)
  • Author(s): 芳坂貴弘
  • Organizer: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 熊本全日空ホテル
  • Year and Date: 2009-05-22
• [Presentation] 蛍光基および消光基で標識された非天然アミノ酸の部位特異的導入によるタンパク質構造変化のFRET解析 (2009)
  • Author(s): 飯島一生, 芳坂貴弘
  • Organizer: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 熊本全日空ホテル
  • Year and Date: 2009-05-21
• [Presentation] 開始コドンの拡張による種々の蛍光標識カルボン酸のタンパク質N 末端への導入 (2009)
  • Author(s): 三浦将典, 芳坂貴弘
  • Organizer: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 熊本全日空ホテル
  • Year and Date: 2009-05-20
• [Presentation] 直前アミノ酸配列の最適化による蛍光標識アミノ酸のタンパク質C 末端への導入 (2009)
  • Author(s): 徳田安則, 白神かおり, 芳坂貴弘
  • Organizer: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 熊本全日空ホテル
  • Year and Date: 2009-05-20
• [Presentation] 非天然アミノ酸導入技術を利用した二重蛍光標識タンパク質の新規合成法の開発とFRET分析への応用 (2009)
  • Author(s): 江草忠義, 芳坂貴弘
  • Organizer: 日本化学会第89春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学船橋キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] 蛍光標識アミノ酸のタンパク質C末端への特異的導入 (2009)
  • Author(s): 徳田安則, 白神かおり, 芳坂貴弘
  • Organizer: 日本化学会第89春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学船橋キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] 蛍光標識アミノ酸の導入における周辺アミノ酸配列の影響の検討 (2009)
  • Author(s): 堀居三樹子, 白神かおり, 芳坂貴弘
  • Organizer: 日本化学会第89春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学船橋キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] 蛍光基および消光基で標識された非天然アミノ酸の二重導入によるタンパク質構造変化のFRET分析 (2009)
  • Author(s): 飯島一生, 芳坂貴弘
  • Organizer: 日本化学会第89春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学船橋キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] 蛍光標識アミノ酸の導入における周辺アミノ酸配列の影響 (2008)
  • Author(s): 堀居三樹子, 白神かおり, 芳坂貴弘
  • Organizer: BMB2008(第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会 合同大会)
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2008-12-12
• [Presentation] 蛍光標識非天然アミノ酸のタンパク質C末端への部位特異的導入 (2008)
  • Author(s): 徳田安則, 白神かおり, 芳坂貴弘
  • Organizer: BMB2008(第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会 合同大会)
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2008-12-12
• [Presentation] 拡張開始コドンによる種々の蛍光標識カルボン酸のタンパク質N末端への特異的導入 (2008)
  • Author(s): 三浦将典, 芳坂貴弘
  • Organizer: BMB2008(第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会 合同大会)
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2008-12-12
• [Presentation] 非天然アミノ酸導入技術を利用した二重蛍光標識タンパク質の新規合成法の開発 (2008)
  • Author(s): 江草忠義, 飯島一生, 芳坂貴弘
  • Organizer: BMB2008(第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会 合同大会)
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2008-12-12
• [Presentation] 二種類の非天然アミノ酸の導入によるタンパク質構造変化のFRET分析 (2008)
  • Author(s): 飯島一生, 芳坂貴弘
  • Organizer: BMB2008(第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会 合同大会)
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2008-12-12
• [Presentation] Fluorescence analysis of protein function by incorporation of nonnatural amino acids labeled with fluorophore and quencher (2008)
  • Author(s): Issei Iijima, Takahiro Hohsaka
  • Organizer: 蛋白質研究所セミナー国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪大学銀杏会館
  • Year and Date: 2008-12-08
• [Presentation] 非天然アミノ酸の二重導入によるタンパク質構造変化のFRET分析 (2008)
  • Author(s): 飯島一生、芳坂貴弘
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-12-05
• [Presentation] 非天然アミノ酸の二重導入によるタンパク質構造変化のFRET分析 (2008)
  • Author(s): 飯島一生, 芳坂貴弘
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2008-12-05
• [Presentation] 非天然アミノ酸導入技術を利用した二重蛍光標識タンパク質の合成とFRET分析への応用 (2008)
  • Author(s): 江草忠義、飯島一生、芳坂貴弘
  • Organizer: 第3回バイオ関連化学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2008-09-20
• [Presentation] 非天然アミノ酸導入技術を利用した二重蛍光標識タンパク質の合成とFRET分析への応用 (2008)
  • Author(s): 江草忠義, 飯島一生, 芳坂貴弘
  • Organizer: 第3回バイオ関連化学合同シンポジウム2008
  • Place of Presentation: 東京工業大学長津田キャンパス
  • Year and Date: 2008-09-20
• [Presentation] 蛍光基および消光基で標識された非天然アミノ酸の部位特異的導入によるタンパク質構造変化のFRET分析 (2008)
  • Author(s): 飯島一生, 芳坂貴弘
  • Organizer: 第3回バイオ関連化学合同シンポジウム2008
  • Place of Presentation: 東京工業大学長津田キャンパス
  • Year and Date: 2008-09-19
• [Presentation] 蛍光基および消光基で標識された非天然アミノ酸の導入によるタンパク質構造変化のFRET分析 (2008)
  • Author(s): 飯島一生, 芳坂貴弘
  • Organizer: 第8回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀(東京)
  • Year and Date: 2008-06-11
• [Presentation] 非天然アミノ酸導入技術を利用したタンパク質のピンポイント標識法の開発 (2008)
  • Author(s): 阿部亮二, 平良光, 恵比須省吾, 高木広明, 芳坂貴弘
  • Organizer: 第8回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀(東京)
  • Year and Date: 2008-06-11
• [Presentation] 各種蛍光標識アミノ酸のタンパク質への導入と機能解析への応用 (2008)
  • Author(s): 徳田安則, 阿部亮二, 恵比須省吾, 芳坂貴弘
  • Organizer: 第8回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀(東京)
  • Year and Date: 2008-06-10
• [Presentation] 遺伝暗号の拡張によるタンパク質のピンポイント蛍光標識技術の開発 (2007)
  • Author(s): 芳坂 貴弘
  • Organizer: 日本生物物理学会第45回年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-23
• [Presentation] 蛍光標識アミノ酸の導入によるタンパク質機能の蛍光分析 (2007)
  • Author(s): 飯島一生・芳坂貴弘
  • Organizer: 日本生物物理学会第45回年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-21
• [Presentation] 蛍光標識アミノ酸の導入によるタンパク質機能の蛍光分析 (2007)
  • Author(s): 飯島 一生・芳坂 貴弘
  • Organizer: BMB2007(第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会合同大会)
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-12
• [Presentation] 新規蛍光標識非天然アミノ酸の合成とタンパク質への部位特異的導入 (2007)
  • Author(s): 徳田 安則・村中 宣仁・芳坂 貴弘
  • Organizer: BMB2007(第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会合同大会)
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-12
• [Presentation] 蛍光標識アミノ酸の網羅的導入によるタンパク質機能の蛍光分析 (2007)
  • Author(s): 飯島 一生・芳坂 貴弘
  • Organizer: 第7回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2007-05-25
• [Presentation] 新規蛍光標識非天然アミノ酸の合成とタンパク質への導入評価 (2007)
  • Author(s): 徳田 安則・村中 宣仁・芳坂 貴弘
  • Organizer: 第7回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2007-05-25
• [Presentation] 拡張遺伝暗号を用いたタンパク質のピンポイント蛍光標識法の開発 (2007)
  • Author(s): 芳坂貴弘
  • Organizer: 第7回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2007-05-24
• [Book] 人工タンパク質の合成と応用 (2009)
  • Author(s): 芳坂貴弘, 国武豊喜
  • Publisher: エヌティーエス, 超分子サイエンス&テクノロジー
• [Book] 非天然型アミノ酸を含むタンパク質 (2007)
  • Author(s): 芳坂貴弘
  • Publisher: 日刊工業新聞社
• [Remarks]
  • URL: http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/hohsaka/
• [Remarks]
  • URL: http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/hohsaka/
• [Remarks]
  • URL: http://www.jaist.ac.ip/ms/labs/hohsaka/
• [Remarks]
  • URL: http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/hohsaka/