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Characterization of the proteins involved in iron uptake system of pathogen and its application to development of anti-bacterial drugs

Research Project

Project/Area Number 24550182
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Chemistry related to living body
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

UCHIDA Takeshi  北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (30343742)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2012: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords病原菌 / 鉄 / 酵素 / ヘム / ラマン分光法 / 酸化還元 / 水素結合
Outline of Final Research Achievements

Iron is an essential element for bacteria survival. To obtain this element, bacterial pathogens utilize heme from hemoglobin in blood as an iron source, because the vast majority of iron in human body is present as heme. In this project, we found that VCA0907 (HutZ) from Vibrio cholerae is a heme-degrading enzyme. The activity of VCA0907 depends on the strength of the hydrogen bond between His170 that is a sole ligand of heme, and Asp132. We further found that VCA0908 (HutX) binds to heme with a slightly higher affinity than that of HutZ. Unexpectedly, heme, which is bound to HutX, irreversibly moves to HutZ. We concluded that heme that is transported into cytosol is captured by HutX, and then it is transferred to HutZ through the direct interaction with HutX. Finally, HutZ degrades heme to release iron, which is used for survival of V. cholerae. Because iron is an essential element, our findings lead to development of a new kind of medicine for pathogens.

Report

(4 results)
  • 2014 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2013 Research-status Report
  • 2012 Research-status Report
  • Research Products

    (32 results)

All 2015 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (29 results) (of which Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Spectroscopic studies on HasA from Yersinia pseudotuberculosis2014

    • Author(s)
      Shin-ichi Ozaki, Takehiro Sato, Yukari Sekine, Catharina T. Migita, Takeshi Uchida, Koichiro Ishimori
    • Journal Title

      Journal of Inorganic Biochemistry

      Volume: 138 Pages: 31-38

    • DOI

      10.1016/j.jinorgbio.2014.04.013

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A heme degradation enzyme, HutZ, from Vibrio cholerae2012

    • Author(s)
      T. Uchida, et al.
    • Journal Title

      Chem. Commum.

      Volume: 48 Issue: 53 Pages: 6741-6743

    • DOI

      10.1039/c2cc31147j

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] コレラ菌DyP型ペルオキシダーゼによる色素分解反応機構2015

    • Author(s)
      佐々木 美穂、石森 浩一郎、内田 毅
    • Organizer
      2014年度日本生物物理学会北海道支部例会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
    • Year and Date
      2015-03-13
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  • [Presentation] Heme Uptake Proteins in Bacterial Pathogens2014

    • Author(s)
      T. Uchida
    • Organizer
      Frontiers in Chemical Sciences 2014 @ SNU & HU
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
    • Year and Date
      2014-11-28
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      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] コレラ菌由来DyP型ペルオキシダーゼの色素分解反応における活性部位の同定2014

    • Author(s)
      佐々木 美穂、石森 浩一郎、内田 毅
    • Organizer
      第47回酸化反応討論会
    • Place of Presentation
      市民会館崇城大学ホール(熊本県)
    • Year and Date
      2014-11-14 – 2014-11-15
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  • [Presentation] コレラ菌由来HutZのヘム分解活性制御機構の解明2014

    • Author(s)
      道順 暢彦、関根 由可里、石森 浩一郎、内田 毅
    • Organizer
      第4回CSJ化学フェスタ2014
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都)
    • Year and Date
      2014-10-14 – 2014-10-16
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  • [Presentation] Heme-iron uptake proteins from Vibrio cholerae2014

    • Author(s)
      内田 毅
    • Organizer
      第52回生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • Year and Date
      2014-09-25 – 2014-09-27
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  • [Presentation] コレラ菌由来ヘム分解酵素HutZにおける活性中心への配位制御2014

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      道順 暢彦、関根 由可里、石森 浩一郎、内田 毅
    • Organizer
      第51回日本生化学会北海道支部例会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
    • Year and Date
      2014-07-18
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  • [Presentation] Dye-decolorizing peroxidaseによるヘムからの鉄の引き抜き反応2013

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      佐々木 美穂、内田 毅、石森 浩一郎
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      第40回生体分子科学討論会
    • Place of Presentation
      大阪大学(吹田市)
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      佐々木 美穂、内田 毅、石森 浩一郎
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      第13回日本蛋白質科学会年会
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      とりぎん文化会館(鳥取市)
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  • [Presentation] Demetallation of Heme by Dye-Decolorizing Peroxidase from Vibrio cholerae2013

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      T. Uchida, M. Sasaki, and K. Ishimori
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      International Congress of Bioinorganic Chemistry (ICBIC 16)
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      Alpexpo center of Grenoble (France)
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  • [Presentation] コレラ菌の鉄獲得戦略2013

    • Author(s)
      内田 毅
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      第86回生化学会大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜市)
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  • [Presentation] Dye-decolorizing peroxidase による色素分解反応とヘムからの鉄を引き抜き反応に関する考察2013

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      佐々木 美穂、内田 毅、内田 毅
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      第46回酸化反応討論会
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      筑波大学(つくば市)
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  • [Presentation] コレラ菌由来ヘムから鉄を引き抜く酵素の反応と構造2013

    • Author(s)
      佐々木 美穂、内田 毅、石森 浩一郎
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      化学系学協会北海道支部2013年冬季研究発表会
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      北海道大学学術交流会館(札幌市)
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  • [Presentation] HutZの活性中心近傍に存在する水素結合によるヘム分解活性の制御2013

    • Author(s)
      関根 由可里、内田 毅、石森 浩一郎
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学(滋賀県)
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  • [Presentation] ヘムの非分解的な鉄の引き抜き反応2013

    • Author(s)
      佐々木 美穂、内田 毅、石森 浩一郎
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学(滋賀県)
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      2012 Research-status Report
  • [Presentation] Functional Analysis and Characterization of HutZ from Vibrio cholerae2012

    • Author(s)
      関根 由可里、内田 毅、石森 浩一郎
    • Organizer
      第22回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
    • Place of Presentation
      金沢大学(金沢市)
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      2012 Research-status Report
  • [Presentation] コレラ菌の鉄取り込み機構2012

    • Author(s)
      内田 毅、関根 由可里、宗田 壮一朗、石森 浩一郎
    • Organizer
      第39回生体分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東北大学(仙台市)
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  • [Presentation] コレラ菌由来HutZによるヘム分解反応とその構造化学的知見2012

    • Author(s)
      関根 由可里、内田 毅、石森 浩一郎
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      第12回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(名古屋市)
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  • [Presentation] Functional Analysis and Characterization of HutZ from Vibrio Cholerae2012

    • Author(s)
      Y. Sekine, T. Uchida, and K. Ishimori
    • Organizer
      7th International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines (ICPP-7)
    • Place of Presentation
      International Convention Center Jeju (Korea)
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      2012 Research-status Report
  • [Presentation] コレラ菌由来HutZによるヘム分解反応と活性中心周辺の構造2012

    • Author(s)
      関根 由可里、内田 毅、松井 敏高、齋藤 正男、石森 浩一郎
    • Organizer
      第6回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学高等教育推進機構(札幌市)
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  • [Presentation] コレラ菌に存在するヘムから鉄を引き抜く酵素の反応と構造2012

    • Author(s)
      内田 毅、佐々木 美穂、関根 由可里、宗田 壮一朗、石森 浩一郎
    • Organizer
      第6回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学高等教育推進機構(札幌市)
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  • [Presentation] コレラ菌に存在するヘムから鉄を引き抜く酵素の反応と構造2012

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      内田 毅、佐々木 美穂、石森 浩一郎
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      第45回酸化反応討論会
    • Place of Presentation
      名古屋市立大学(名古屋市)
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  • [Presentation] コレラ菌由来HutZによるヘム分解活性と水素結合の役割2012

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      関根 由可里、内田 毅、松井 敏高、齋藤 正男、石森 浩一郎
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      第45回酸化反応討論会
    • Place of Presentation
      名古屋市立大学(名古屋市)
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  • [Presentation] Heme Demetallation Enzyme from Vibrio cholerae2012

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      T. Uchida, M. Sasaki, and K. Ishimori
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      The First International Symposium on Biofunctional Chemistry (ISBC2012)
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      東京工業大学(東京都目黒区)
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  • [Presentation] Role of Hydrogen Bonds in HutZ, Heme Degradation Enzyme from Vibrio cholerae2012

    • Author(s)
      Y. Sekine, T. Uchida, T. Matsui, M. Ikeda-Saito, and K. Ishimori
    • Organizer
      The First International Symposium on Biofunctional Chemistry (ISBC2012)
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都目黒区)
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  • [Presentation] Heme Demetallation Enzyme from Vibrio cholera2012

    • Author(s)
      M. Sasaki, T. Uchida, and K. Ishimori
    • Organizer
      8th Nanjing-Suzhou-Hokkaido-NIMS/MANA Joint Symposium on Frontiers of Chemistry
    • Place of Presentation
      北海道大学学術交流会館(札幌市)
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  • [Presentation] 病原菌の鉄獲得機構 -コレラ菌のヘム分解酵素を中心に-

    • Author(s)
      内田 毅
    • Organizer
      2013年度合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
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    • Invited
  • [Presentation] ヘムから鉄を引き抜くコレラ菌由来の新規蛋白質の構造と機能

    • Author(s)
      内田 毅、佐々木 美穂、関根 由可里、宗田 壮一朗、石森 浩一郎
    • Organizer
      第49回日本生化学会北海道支部例会
    • Place of Presentation
      北海道大学獣医学部(札幌市)
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  • [Presentation] コレラ菌由来HutZによるヘム分解反応と活性中心周辺の構造

    • Author(s)
      関根 由可里、内田 毅、松井敏高、齋藤正男、石森 浩一郎
    • Organizer
      第49回日本生化学会北海道支部例会
    • Place of Presentation
      北海道大学獣医学部(札幌市)
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  • [Presentation] HutZの活性中心近傍に存在する水素結合によるヘム分解活性の制御

    • Author(s)
      関根 由可里、内田 毅、石森 浩一郎
    • Organizer
      2012年度日本生物物理学会北海道支部例会
    • Place of Presentation
      北海道大学理学部(札幌市)
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  • [Remarks] 北海道大学大学院理学研究院化学部門構造化学研究室

    • URL

      http://barato.sci.hokudai.ac.jp/~stchem/

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      2014 Annual Research Report

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Published: 2013-05-31   Modified: 2019-07-29  

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