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Structure and function of glycolipozyme MPIase, involved in protein translocation across and integration into membranes

Research Project

Project/Area Number 25291009
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypePartial Multi-year Fund
Section一般
Research Field Structural biochemistry
Research InstitutionIwate University

Principal Investigator

NISHIYAMA Ken-ichi  岩手大学, 農学部, 教授 (80291334)

Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) SHIMAMOTO Keiko  公益財団法人サントリー生命科学財団, 生物有機科学研究所, 主幹研究員 (70235638)
TOKUDA Hajime  盛岡大学, 栄養科学部, 教授 (40125943)
Research Collaborator MOSER Michael  
HUBER Maria  
SASAKI Masaru  
SATO Ryo  
ENDO Yuta  
SAWASATO Katsuhiro  
NISHIKAWA Hanako  
SHIMIZU Yuko  
NAKAMURA Shota  
SAIKUDO Mari  
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2014: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2013: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Keywordsタンパク質膜挿入 / タンパク質膜透過 / MPIase / 糖脂質酵素 / SecYEG / YidC / タンパク質膜挿入糖 / 糖脂質酵素MPIase / CdsA / リン脂質生合成 / タンパク質間挿入 / 大腸菌
Outline of Final Research Achievements

Structure and function of MPIase were investigated. We found that MPIase is involved in protein integration and translocation in vivo as well as in vitro. We also found that MPIase is essential for cell growth. In the reconstitution system, we proved that MPIase is essential for integration of all the substrate membrane proteins tested. Moreover, the functional interaction between MPIase and YidC was unveiled, strongly suggesting that MPIase functions at an initial stage of integration, while YidC functions at a late stage. Furthermore, we demonstrated that MPIase transforms the dimer orientation of SecYEG into an activated structure in which the cycle of SecG inversion can occur, causing the significant stimulation of translocation.

Report

(5 results)
  • 2016 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (71 results)

All 2017 2016 2015 2014 2013 2012 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (54 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 7 results) Remarks (5 results)

  • [Int'l Joint Research] Ohio State University(米国)

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      Nishikawa, H., Sasaki, M., Nishiyama, K.
    • Journal Title

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      Volume: 487 Issue: 2 Pages: 477-482

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2017.04.095

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    • Author(s)
      西山賢一
    • Journal Title

      生化学

      Volume: 88 Issue: 6 Pages: 744-747

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2016.880744

    • NAID

      40021054331

    • ISSN
      0037-1017
    • Year and Date
      2016-12-25
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    • Author(s)
      Nishiyama, K. and Tokuda, H.
    • Journal Title

      Gene. Cells

      Volume: 21 Issue: 12 Pages: 1353-1364

    • DOI

      10.1111/gtc.12447

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      Endo, Y., Nishiyama, K.
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      Volume: 2 Pages: 1-24

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      西山賢一、島本啓子
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      Volume: 74 Pages: 14-18

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    • Journal Title

      Nature

      Volume: 509 Issue: 7501 Pages: 516-520

    • DOI

      10.1038/nature13167

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      Volume: 5 Issue: 5 Pages: 429-438

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      10.1515/bmc-2014-0030

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      西山賢一
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      Moser, M., Nagamori, S., Huber, M., Tokuda, H., Nishiyama, K.
    • Journal Title

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      Volume: (in press) Issue: 24 Pages: 9734-9739

    • DOI

      10.1073/pnas.1303160110

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      藤川紘樹、西山賢一、島本啓子
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      日本農芸化学会2017年度大会
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      京都女子大学(京都府・京都市)
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      池田汐里、藤川紘樹、島本啓子、西山賢一
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      日本農芸化学会2017年度大会
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      京都女子大学(京都府・京都市)
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      2017-03-18
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      松村健児、山田美和、西山賢一、下飯仁、礒部公安
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      日本農芸化学会2017年度大会
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      京都女子大学(京都府・京都市)
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      2017-03-18
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  • [Presentation] タンパク質膜挿入に必須の糖脂質酵素MPIaseの低温センシングによる発現誘導機構2017

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      西山賢一
    • Organizer
      新学術領域研究「温度生物学」第3回領域会議
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター(愛知県・岡崎市)
    • Year and Date
      2017-01-19
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  • [Presentation] 低温センシングによるタンパク質膜挿入・透過反応関与する糖脂質酵素 MPIase の発現誘導機構解明2017

    • Author(s)
      沢里克宏、鈴木苑実、西山賢一
    • Organizer
      第2回温度生物学若手の会
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      ホテル東海園(愛知県・蒲郡市)
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      2017-01-18
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      鈴木苑実、西山賢一
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      第2回温度生物学若手の会
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      ホテル東海園(愛知県・蒲郡市)
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      2017-01-18
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      西川華子、佐々木優、西山賢一
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      デザイン生命工学研究会第2回大会
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      神戸大学統合研究拠点(兵庫県・神戸市)
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      沢里克宏、飯村直紀、田村康、西山賢一
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      デザイン生命工学研究会第2回大会
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      Katsuhiro Sawasato, Ryo Sato, Michael Moser, Yasushi Tamura, Tshiya Endo, and Ken-ichi Nishiyama
    • Organizer
      Conference on Protein Secretion in Bacteria, Zing Conferences
    • Place of Presentation
      Florida (USA)
    • Year and Date
      2016-11-09
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  • [Presentation] F0F1-ATPase c サブユニット(F0-c)の膜挿入の再構成2016

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      西川 華子、西山 賢一
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      第11回 無細胞生命科学研究会
    • Place of Presentation
      ゆこたんの森(岩手県・雫石町)
    • Year and Date
      2016-10-06
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      佐藤 諒、 澤里 克宏、 藤川 紘樹、山口 敏幸、 Moser Michael、 島本 啓子、西山 賢一
    • Organizer
      第11回 無細胞生命科学研究会
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      ゆこたんの森(岩手県・雫石町)
    • Year and Date
      2016-10-06
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  • [Presentation] 再構成系を用いたタンパク質膜挿入機構の解明2016

    • Author(s)
      佐々木 優、松林 英明、車 兪澈、上田 卓也、西山 賢一
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      第11回 無細胞生命科学研究会
    • Place of Presentation
      ゆこたんの森(岩手県・雫石町)
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      2016-10-06
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  • [Presentation] タンパク膜挿入反応・膜透過反応に関与する糖脂質MPIase (Membrane Protein Integrase) のin vivoにおける機能解析2016

    • Author(s)
      沢里 克宏、佐藤 諒、Michael Moser、田村 康、遠藤 斗志也、西山 賢一
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      第11回 無細胞生命科学研究会
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      ゆこたんの森(岩手県・雫石町)
    • Year and Date
      2016-10-06
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      中村 匠汰、斎藤 大明、西山 賢一
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      第11回 無細胞生命科学研究会
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      ゆこたんの森(岩手県・雫石町)
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      2016-10-06
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      鈴木 苑実、沢里 克宏、西山 賢一
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      第11回 無細胞生命科学研究会
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      ゆこたんの森(岩手県・雫石町)
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      2016-10-06
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      車 兪澈、藤見 麻衣、笠間 健嗣、松林 英明、上田 卓也、西山賢一
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      第11回 無細胞生命科学研究会
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      ゆこたんの森(岩手県・雫石町)
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      2016-10-06
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      鈴木苑実、沢里克宏、西山賢一
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      第89回 日本生化学会大会
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      仙台国際センター(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2016-09-25
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    • Author(s)
      沢里克宏、鈴木苑実、西山賢一
    • Organizer
      平成28年度 新学術領域研究「温度生物学」第1回若手の会
    • Place of Presentation
      北海道大学薬学部(北海道・札幌市)
    • Year and Date
      2016-06-29
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      西山賢一
    • Organizer
      平成28年度 文部科学省 新学術領域研究 「温度生物学」第2回領域会議
    • Place of Presentation
      札幌市教育文化会館(北海道・札幌市)
    • Year and Date
      2016-06-28
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      沢里克宏、Michael Moser、佐藤 諒、田村 康、遠藤斗志也、西山賢一
    • Organizer
      第13回21世紀大腸菌研究会
    • Place of Presentation
      グリーンピア南阿蘇(熊本県・南阿蘇村)
    • Year and Date
      2016-06-02
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    • Author(s)
      西川華子、西山賢一
    • Organizer
      第13回21世紀大腸菌研究会
    • Place of Presentation
      グリーンピア南阿蘇(熊本県・南阿蘇村)
    • Year and Date
      2016-06-02
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  • [Presentation] 糖脂質酵素MPIase に依存するタンパク質膜挿入反応は YidC により促進される2016

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      志水優子、佐々木優、Ross Dalbey、西山賢一
    • Organizer
      日本農芸化学会2016年度大会
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      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-03-27
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    • Author(s)
      西山 賢一
    • Organizer
      第1回デザイン生命工学研究会
    • Place of Presentation
      東京工業大学(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-03-08
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      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] タンパク質膜挿入に関与する糖脂質酵素MPIaseのin vivoにおける機能解析2016

    • Author(s)
      沢里 克宏、佐藤 諒、西山 賢一
    • Organizer
      第1回デザイン生命工学研究会
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      東京工業大学(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-03-08
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    • Author(s)
      Ken-ichi Nishiyama, Michael Moser, Shoichi Kusumoto, Keiko Shimamoto
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center (Honolulu, Hawaii)
    • Year and Date
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  • [Presentation] Identification of biosynthetic enzymes for MPIase, a glycolipozyme essential for membrane protein integration2015

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      Ryo Sato, Keiko Shimamoto, Toshiyuki Yamaguchi, Michael Moser, Ken-ichi Nishiyama
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
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      Hawaii Convention Center (Honolulu, Hawaii)
    • Year and Date
      2015-12-15
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  • [Presentation] Glycolipozyme MPIase functions as membrane protein integrase in vivo2015

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      Katsuhiro Sawasato, Michael Moser, Ryo Sato, Ken-ichi Nishiyama
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
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      Hawaii Convention Center (Honolulu, Hawaii)
    • Year and Date
      2015-12-15
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  • [Presentation] Reconstitution of glycolipozyme MPIase-dependent protein integration into membrane2015

    • Author(s)
      Masaru Sasaki, Hideaki Matsubayashi, Yutetsu Kuruma, Takuya Ueda, Ken-ichi Nishiyama
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
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      Hawaii Convention Center (Honolulu, Hawaii)
    • Year and Date
      2015-12-15
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      Yuta Endo, Toshiyuki Yamaguchi, Hideaki Matsubayashi, Yutetsu Kuruma, Takuya Ueda, Keiko Shimamoto, Ken-ichi Nishiyama
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center (Honolulu, Hawaii)
    • Year and Date
      2015-12-15
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      遠藤 佑太、松林 英明、山口 敏幸、車 ゆうてつ、上田 卓也、島本 啓子、西山賢一
    • Organizer
      第38回分子生物学会年会・第88回生化学会大会合同大会BMB2015
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
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  • [Presentation] タンパク質膜挿入・膜透過に関与する糖脂質酵素MPIaseのin vivoにおける機能解析2015

    • Author(s)
      沢里 克宏、Michael Moser、佐藤 諒、田村 康、遠藤 斗志也、西山 賢一
    • Organizer
      第38回分子生物学会年会・第88回生化学会大会合同大会BMB2015
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質膜挿入に必須の糖脂質酵素MPIase の生合成因子の同定2015

    • Author(s)
      佐藤 諒、澤里 克宏、山口 敏幸、Moser Michael、島本 啓子、西山 賢一
    • Organizer
      第10回 無細胞生命科学研究会
    • Place of Presentation
      理化学研究所(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2015-10-13
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 人工細胞開発のための機能的膜タンパク質試験管内合成システムの構築2015

    • Author(s)
      西山賢一
    • Organizer
      「動的・多要素な生体分子ネットワークを理解するためのの基盤構築」研究発表会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2015-10-05
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      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] タンパク質膜挿入・膜透過に関与する糖脂質MPIaseと標的タンパク質との相互作用2015

    • Author(s)
      佐々木優、Michael Moser、Maria Huber、西山賢一
    • Organizer
      「天然物ケミカルバイオロジー~分子標的と活性制御~」 第8回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-06-08
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質膜挿入に必須な糖脂質酵素MPIaseの生合成経路の解明2015

    • Author(s)
      佐藤 諒、山口 敏幸、Moser Michael、島本 啓子、西山 賢一
    • Organizer
      第12回21世紀大腸菌研究会
    • Place of Presentation
      琵琶湖グランド ホテル・京近江(滋賀県大津市)
    • Year and Date
      2015-06-04
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 再構成によるタンパク質膜挿入における必須因子の決定2015

    • Author(s)
      佐々木優、松林英明、車ゆうてつ、上田卓也、西山賢一
    • Organizer
      第12回21世紀大腸菌研究会
    • Place of Presentation
      琵琶湖グランド ホテル・京近江(滋賀県大津市)
    • Year and Date
      2015-06-04
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 大腸菌タンパク質膜挿入因子MPIaseのin vivo における役割2015

    • Author(s)
      沢里克宏、Michael Moser、佐藤諒、田村康、遠藤斗志也、西山賢一
    • Organizer
      第12回21世紀大腸菌研究会
    • Place of Presentation
      琵琶湖グランド ホテル・京近江(滋賀県大津市)
    • Year and Date
      2015-06-04
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質膜挿入・膜透過に関与する糖脂質酵素(Glycolipozyme)MPIaseの構造と機能2015

    • Author(s)
      西山 賢一、前田 将秀、Moser Michael、楠本 正一、徳田 元、島本 啓子
    • Organizer
      日本農芸化学会2015年度大会 大会シンポジウム「天然物ケミカルバイオロジー研究の新展開」
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県岡山市)
    • Year and Date
      2015-03-29
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      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 糖脂質酵素MPIaseと タンパク質膜透過チャネル SecYEGに依存したタンパク質膜挿入反応の再構成2015

    • Author(s)
      佐々木優、永野孝典、Michael Moser、松林英明、車兪澈、上田卓也、西山 賢一
    • Organizer
      日本農芸化学会2015年度大会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県岡山市)
    • Year and Date
      2015-03-28
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Reconstitution of preprotein translocation across and membrane protein integration into the cytoplasmic membrane of E. coli2014

    • Author(s)
      Nishiyama, K.
    • Organizer
      「細胞を創る」研究会 7.0
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-11-13
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      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Interaction between MPIase, a glycolipid involved in membrane protein integration and preprotein translocation, and its target proteins2014

    • Author(s)
      Nishiyama, K.
    • Organizer
      The 3rd International Symposium on Chemical Biology of Natural Products: Target ID and Regulation of Bioactivity
    • Place of Presentation
      Life Science Center, Senri Osaka (Toyonaka,Osaka)
    • Year and Date
      2014-10-28
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質膜挿入に関与する糖脂質酵素MPIase とYidC との機能的相互作用2014

    • Author(s)
      西山賢一
    • Organizer
      第9回 無細胞生命科学研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2014-10-09
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質膜挿入に関与する糖脂質酵素MPIase の植物ホモログの探索2014

    • Author(s)
      遠藤佑太、松林英明、車兪澈、上田卓也、西山 賢一
    • Organizer
      第9回 無細胞生命科学研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2014-10-08
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質膜挿入・膜透過に関与する糖脂質酵素(Glycolipozyme)MPIaseの構造と機能2014

    • Author(s)
      西山賢一
    • Organizer
      文部科学省特別経費「分子構築イノベーション」フロンティア化学教育研究センター(FCC)講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-24
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    • Invited
  • [Presentation] Functional interaction between glycolipozyme MPIase and the YidC protein in protein integration into membranes2014

    • Author(s)
      Nishiyama, K.
    • Organizer
      The Gordon Research Conference on Bacterial Cell Surfaces
    • Place of Presentation
      Mount Snow (West Dover, VT, USA)
    • Year and Date
      2014-06-23 – 2014-06-26
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  • [Presentation] タンパク質膜透過・膜挿入に関わる糖脂質酵素MPIaseとYidCとの機能的相互作用2014

    • Author(s)
      Michael Moser、Maria Huber、西山 賢一
    • Organizer
      第11回 21世紀大腸菌研究会
    • Place of Presentation
      ホテル大観(岩手県盛岡市)
    • Year and Date
      2014-06-05 – 2014-06-06
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質膜挿入・膜透過に関与する糖脂質MPIaseと標的タンパク質との相互作用2014

    • Author(s)
      西山賢一
    • Organizer
      新学術領域研究「天然物ケミカルバイオロジー~分子標的と活性制御~」第6回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2014-05-28
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  • [Presentation] 人工細胞開発のための機能的膜タンパク質試験管内合成システムの構築2014

    • Author(s)
      西山賢一
    • Organizer
      文部科学省科学研究費補助金「新学術領域研究」動的・多要素な生体分子ネットワークを理解するための合成生物学の基盤構築 第五回 領域全体会議
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2014-05-20
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  • [Presentation] タンパク質膜透過・膜挿入に関与する糖脂質酵素(glycolipozyme)MPIaseの構造と機能2014

    • Author(s)
      西山賢一
    • Organizer
      第258回生物科学セミナー
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2014-04-24
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  • [Presentation] タンパク質膜透過・膜挿入に関与する糖脂質酵素MPIaseの構造と機能2013

    • Author(s)
      西山賢一
    • Organizer
      新学術領域研究「天然物ケミカルバイオロジー~分子標的と活性制御~」第4回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
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  • [Presentation] 糖脂質酵素MPIaseはタンパク質膜透過反応においてSecGの配向性反転に必須である2013

    • Author(s)
      西山賢一
    • Organizer
      21世紀大腸菌研究会
    • Place of Presentation
      ラフォーレ修善寺(伊豆)
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      西山賢一
    • Organizer
      生化学会大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
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  • [Presentation] タンパク質膜挿入に必須の糖脂質酵素MPIase がタンパク質膜透過反応に及ぼす役割2013

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      西山賢一
    • Organizer
      無細胞生命科学研究会
    • Place of Presentation
      新潟大学
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  • [Presentation] MPIase (Membrane Protein Integrase), a Glycolipozyme Involved in Protein Integration into and Preprotein Translocation across Membranes2013

    • Author(s)
      Nishiyama, K
    • Organizer
      The 2nd International Symposium on Chemical Biology of Natural Products:Target ID and Regulation of Bioactivity
    • Place of Presentation
      Pacifico Yokohama
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      http://news7a1.atm.iwate-u.ac.jp/~sec/

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      http://www.agr.iwate-u.ac.jp/lab/%e5%88%86%e5%ad%90%e7%94%9f%e7%89%a9%e5%ad%a6%e7%a0%94%e7%a9%b6%e5%ae%a4/

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    • URL

      http://news7a1.atm.iwate-u.ac.jp/~sec/research.html

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      http://news7a1.atm.iwate-u.ac.jp/~sec/

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  • [Remarks] 岩手大学寒冷バイオ 西山研究室

    • URL

      http://news7a1.atm.iwate-u.ac.jp/~sec/

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Published: 2013-05-21   Modified: 2022-01-27  

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