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Structure determination of heme oxygenase bound to its weakly interacted protein

Research Project

Project/Area Number 25840026
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Structural biochemistry
Research InstitutionKurume University

Principal Investigator

Sugishima Masakazu  久留米大学, 医学部, 准教授 (30379292)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
KeywordsX線結晶構造解析 / 電子移動 / 酸化還元複合体 / 電子伝達 / 分子間相互作用 / 酵素 / 電子伝達反応 / タンパク質 / X線小角散乱 / タンパク質間相互作用
Outline of Final Research Achievements

Heme oxygenase (HO) is the major enzyme involved in heme degradation utilizing the redox equivalents supplied from NADPH-cytochrome P450 reductase (CPR). In this study, we found that the mutated CPR (ΔTGEE) is strongly interacted with heme-HO complex. We could determine the crystal structure of ΔTGEE-heme-HO complex at 4.3Å resolution. Based on the structure, the mechanism of the electron transfer from CPR to heme-HO complex accompanied with the large domain motion of CPR has been proposed. The proposed mechanism of the electron transfer was supported by the results from small-angle X-ray scattering, cross-linking, and ultra-centrifuge techniques.

Report

(4 results)
  • 2015 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2014 Research-status Report
  • 2013 Research-status Report
  • Research Products

    (60 results)

All 2016 2015 2014 2013 Other

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (43 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 8 results) Book (2 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] Structural study of enzymes involved in heme metabolism2016

    • Author(s)
      杉島正一
    • Journal Title

      生化学

      Volume: 88 Issue: 2 Pages: 171-181

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2016.880171

    • NAID

      40020843333

    • ISSN
      0037-1017
    • Year and Date
      2016-04-25
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  • [Journal Article] X線小角散乱によるNADPH-シトクロムP450還元酵素とヘムオキシゲナーゼの複合体の構造解析2016

    • Author(s)
      杉島正一
    • Journal Title

      九州シンクロトロン光研究センター年報

      Volume: 2014 Pages: 14-16

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    • Author(s)
      福山 恵一,和田 啓,杉島 正一,海野 昌喜
    • Journal Title

      生化学

      Volume: 87 Issue: 6 Pages: 753-757

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2015.870753

    • NAID

      40020687454

    • ISSN
      0037-1017
    • Year and Date
      2015-12-25
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    • Author(s)
      Erisa Harada, Masakazu Sugishima, Jiro Harada, Masato Noguchi, Keiichi Fukuyama, Kenji Sugase
    • Journal Title

      Biomolecular NMR assignments

      Volume: 9(1) Issue: 1 Pages: 197-200

    • DOI

      10.1007/s12104-014-9573-z

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    • Author(s)
      Erisa Harada, Masakazu Sugishima, Jiro Harada, Keiichi Fukuyama, Kenji Sugase
    • Journal Title

      Biochemistry

      Volume: 54(2) Issue: 2 Pages: 340-348

    • DOI

      10.1021/bi5009694

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    • Author(s)
      Unno, M., Ishikawa-Suto, K., Kusaka, K., Tamada, T., Hagiwara, Y., Sugishima, M., Wada, K., Yamada, T., Tomoyori, K., Hosoya, T., Tanaka, I., Niimura, N, Kuroki, R., Inaka, K., Ishihara, M., Fukuyama, K.
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: in press Issue: 16 Pages: 5452-5460

    • DOI

      10.1021/jacs.5b00645

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    • Author(s)
      Sugishima M., Fukuyama K., Noguchi M.
    • Journal Title

      SPring-8 Research Frontiers

      Volume: 2014 Pages: 18-19

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      海野昌喜、杉島正一、和田啓、萩原義徳、日下勝弘、玉田太郎、福山恵一
    • Journal Title

      Nihon Kessho Gakkaishi

      Volume: 57 Issue: 5 Pages: 297-303

    • DOI

      10.5940/jcrsj.57.297

    • NAID

      130005105678

    • ISSN
      0369-4585, 1884-5576
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    • Author(s)
      杉島正一
    • Journal Title

      Nihon Kessho Gakkaishi

      Volume: 56 Issue: 6 Pages: 393-398

    • DOI

      10.5940/jcrsj.56.393

    • NAID

      130004799692

    • ISSN
      0369-4585, 1884-5576
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  • [Journal Article] Structural basis for the electron transfer from an open form of NADPH-cytochrome P450 oxidoreductase to heme oxygenase2014

    • Author(s)
      M. Sugishima, H. Sato, Y. Higashimoto, J. Harada, K. Wada, K. Fukuyama, M. Noguchi
    • Journal Title

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      Volume: 111(7) Issue: 7 Pages: 2524-2529

    • DOI

      10.1073/pnas.1322034111

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  • [Journal Article] ヘムオキシゲナーゼの立体構造と機能2013

    • Author(s)
      杉島正一
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      久留米医学会雑誌

      Volume: 76 Pages: 249-254

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      2015年度量子ビームサイエンスフェスタ
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      エポカルつくば(茨城県つくば市)
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      2016-03-15
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      Maeki M, Pawate A S, Sugishima M, Watanabe K, Tokeshi M, Kenis P J A, Miyazaki M
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      PITTCON Conference & Expo 2016
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      Atlanta(USA)
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      2016-03-06
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      Maeki M, Pawate A S, Sugishima M, Watanabe K, Tokeshi M, Kenis P J A, Miyazaki M
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      Pacifichem 2015
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      Honolulu(USA)
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      2015-12-15
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      杉島正一
    • Organizer
      第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会
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      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
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      佐藤秀明、杉島正一、塚口 舞、増子隆博、小俣義明、和田 啓、久枝良雄、山本 健、野口正人
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      第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会
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      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
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      高尾春奈、平林 佳、渡邉 彩、萩原義徳、原田二朗、榊原陽一、水光正仁、福山恵一、杉島正一、和田 啓
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      第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会
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      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
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      2015-12-01
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      高尾春奈, 平林 佳, 萩原義徳, 原田二朗, 福山恵一, 杉島正一, 和田 啓
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      ユーグレナ研究会 第31回研究集会
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      Kitenビル コンベンションホール(宮崎県宮崎市)
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      2015-11-07
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      杉島正一、平 順一、佐藤秀明、野口正人、山本 健、坂本 寛
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      平成27年度 日本結晶学会年会
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      大阪府立大学(大阪府堺市)
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      2015-10-17
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  • [Presentation] Development of Microfluidic Device for Protein Crystallization and Its Application for X-ray Analysis2015

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      Maeki M, Pawate A S, Sugishima M, Watanabe K, Tokeshi M, Kenis P J A, Miyazaki M
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      6th Japan-Korea-China Joint Conference on MEMS/NEMS 2015
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      Xi’an(China)
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      2015-09-24
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      下川千寿、城田(原田)沙織、佐藤秀明、杉島正一、原田二朗、東元祐一郎、Amzel LM、野口正人
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      第9回バイオ関連化学シンポジウム
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      熊本大学(熊本県熊本市)
    • Year and Date
      2015-09-10
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      杉島正一、平 順一、佐藤秀明、野口正人、山本 健、坂本 寛
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      第39回蛋白質と酵素の構造機能に関する九州シンポジウム
    • Place of Presentation
      豊泉荘(大分県別府市)
    • Year and Date
      2015-09-10
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      佐藤秀明、杉島正一、塚口 舞、増子隆博、小俣義明、和田 啓、久枝良雄、山本 健、野口正人
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      第9回バイオ関連化学シンポジウム
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      熊本大学(熊本県熊本市)
    • Year and Date
      2015-09-10
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  • [Presentation] An Approach for Controlling Epitaxial Growth of Protein Crystal by Using Microfluidic Device2015

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      Maeki M, Pawate A S, Sugishima M, Watanabe K, Tokeshi M, Kenis P J A, Miyazaki M
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      Fifth European Conference on Crystal Growth (ECCG 5)
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      Bologna(Italy)
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      2015-09-09
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      杉島正一
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      サンメッセ鳥栖(佐賀県鳥栖市)
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      2015-08-28
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  • [Presentation] シトクロムP450還元酵素の大きな構造変化を伴うヘムオキシゲナーゼへの電子伝達機構2015

    • Author(s)
      杉島正一
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      大阪大学蛋白質研究所セミナー「生体超分子構造解析ビームライン利用報告会」
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      大阪大学(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-08-27
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  • [Presentation] NADP+結合型シアノバクテリア由来ビリベルジン還元酵素の結晶構造2015

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      高尾春奈、平林 佳、渡邉 彩、萩原義徳、原田二朗、榊原陽一、水光正仁、福山恵一、杉島正一、和田 啓
    • Organizer
      第15回日本蛋白質科学会年会
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      あわぎんホール(徳島県徳島市)
    • Year and Date
      2015-06-24
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      海野昌喜、須藤久美子、日下勝弘、玉田太郎、萩原義徳、杉島正一、和田 啓、山田太郎、石原真樹子、福山恵一
    • Organizer
      第15回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      あわぎんホール(徳島県徳島市)
    • Year and Date
      2015-06-24
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  • [Presentation] An Inhibitory Effect of a Porphobilinogen Derivative on Hydroxymethylbilane Synthase and the Crystal Structure of the Enzyme-Inhibitor Complex2015

    • Author(s)
      Sato H, Sugishima M, Tsukaguchi M, Masuko T, Omata Y, Wada K, Hisaeda Y, Noguchi M, Yamamoto K
    • Organizer
      RIKEN Symposium series: "Metals in Biology" in Wako
    • Place of Presentation
      理化学研究所(埼玉県和光市)
    • Year and Date
      2015-06-16
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  • [Presentation] Mechanism for the electron transfer from P450 reductase to heme oxygenase2015

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      Sugishima M, Sato H, Taira J, Sakamoto H, Higashimoto Y, Harada J, Yamamoto K, Noguchi M
    • Organizer
      RIKEN Symposium series: "Metals in Biology" in Wako
    • Place of Presentation
      理化学研究所(埼玉県和光市)
    • Year and Date
      2015-06-16
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  • [Presentation] Inhibition of Human Peptidylglycine α-Amidating Monooxygenase2015

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      Shimokawa C, Shirota-Harada S, Sato H, Sugishima M, Harada J, Higashimoto Y, Amzel LM, Noguchi M
    • Organizer
      RIKEN Symposium series: "Metals in Biology" in Wako
    • Place of Presentation
      理化学研究所(埼玉県和光市)
    • Year and Date
      2015-06-16
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  • [Presentation] Inhibitory Effect of a Novel Porphobilinogen Analog on the Synthesis of a Heme Precursor by Hydroxymethylbilane Synthase2015

    • Author(s)
      Sato H, Sugishima M, Tsukaguchi M, Masuko T, Omata Y, Wada K, Hisaeda Y, Noguchi M, Yamamoto K
    • Organizer
      19th International Conference on Cytochrome P450 (ICCP450 Tokyo 2015)
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      国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都渋谷区)
    • Year and Date
      2015-06-12
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  • [Presentation] Protein Crystal Growth in Confined Space of Microfluidic Device2015

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      Maeki M, Pawate A S, Sugishima M, Watanabe K, Tokeshi M, Kenis P J A, Miyazaki M
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      International Symposium on Microchemistry and Microsystems (ISMM2015)
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      京都大学(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-06-08
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  • [Presentation] ヒドロキシメチルビランシンターゼに対する2-ヨードポルホビリノーゲンの阻害効果と複合体の立体構造の解析2015

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      佐藤秀明、塚口 舞、杉島正一、増子隆博、小俣義明、和田 啓、久枝良雄、山本 健、野口正人
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      平成27年度日本生化学会九州支部例会
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      九州大学(福岡県福岡市)
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      2015-05-16
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      日本化学会第 95 春季年会
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      日本大学船橋キャンパス(千葉県船橋市)
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      2015-03-26 – 2015-03-29
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      佐藤秀明、塚口舞、杉島正一、増子隆博、小俣義明、和田啓、久枝良雄、野口正人、山本健
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      日本化学会第 95 春季年会
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      日本大学船橋キャンパス(千葉県船橋市)
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
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      杉島正一, 佐藤秀明, 東元祐一郎, 原田二朗, 平 順一, 坂本 寛, 安永卓生, 和田 啓, 福山恵一, 山本 健, 野口正人
    • Organizer
      立体視プロジェクションシステムを使った分子科学研究講演会
    • Place of Presentation
      九州工業大学飯塚キャンパス(福岡県飯塚市)
    • Year and Date
      2014-12-05 – 2014-12-06
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  • [Presentation] 中性子結晶構造解析によるフェレドキシン依存性ビリン還元酵素-基質複合体の水素化状態可視化2014

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      海野昌喜、須藤久美子、日下勝弘、玉田太郎、萩原義徳、杉島正一、和田啓、山田太郎、石原真樹子、福山恵一
    • Organizer
      平成 26 年度日本結晶学会年会
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-11-01 – 2014-11-03
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] シアノバクテリア由来ビリベルジンリダクターゼの構造・機能解析2014

    • Author(s)
      高尾春奈、平林 佳、渡邉 彩、萩原義徳、榊原陽 一、水光正仁、福山恵一、杉島正一、和田 啓
    • Organizer
      第 87 回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館(京都府京都市)
    • Year and Date
      2014-10-15 – 2014-10-18
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] NADPH-シトクロムP450 還元酵素とヘム-ヘムオキシゲナーゼ複合体との相互作用および電子伝達機構2014

    • Author(s)
      杉島正一、小松将大、坂本 寛、安永卓生、佐藤秀明、東元祐一郎、原田二朗、和田 啓、福山恵一、山本 健、野口正人
    • Organizer
      第 87 回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館(京都府京都市)
    • Year and Date
      2014-10-15 – 2014-10-18
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] STRUCTURAL BASIS FOR THE ELECTRON TRANSFER FROM NADPH-CYTOCHROME P450 REDUCTASE TO MAMMALIAN HEME OXYGENASE-12014

    • Author(s)
      Masakazu Sugishima
    • Organizer
      8th International Conference on Heme Oxygenases, BioIron & Oxidative Stress
    • Place of Presentation
      The Garvan Institute of Medical Research (Sydney, Australia)
    • Year and Date
      2014-10-08 – 2014-10-11
    • Related Report
      2014 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] NADPH-シトクロムP450 還元酵素のダイナミックな構造変化とヘムオキシゲナーゼへの電子伝達反応2014

    • Author(s)
      杉島正一
    • Organizer
      第 38 回蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
    • Place of Presentation
      レイクサイドホテル久山(福岡県糟屋郡久山町)
    • Year and Date
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] Complex structure of NADPH-cytochrome P450 oxidoreductase and heme oxygenase-12014

    • Author(s)
      Masakazu Sugishima, Hideaki Sato, Yuichiro Higashimoto, Jiro Harada, Kei Wada, Keiichi Fukuyama, Masato Noguchi
    • Organizer
      23rd congress and general assembly of the international union of crystallography
    • Place of Presentation
      Palais des Congres de Montreal (Montreal, Quebec, Canada)
    • Year and Date
      2014-08-05 – 2014-08-12
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] Neutron Structure of Phycocyanobilin:oxidoreductase Complexed with Biliverdin2014

    • Author(s)
      Masaki Unno, Kumiko Ishikawa-Suto, Katsuhiro Kusaka, Taro Tamada, Yoshinori Hagiwara, Masakazu Sugishima, Kei Wada, Taro Yamada, Makiko Ishihara, Keiichi Fukuyama
    • Organizer
      23rd congress and general assembly of the international union of crystallography
    • Place of Presentation
      Palais des Congres de Montreal (Montreal, Quebec, Canada)
    • Year and Date
      2014-08-05 – 2014-08-12
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] NADPH-シトクロムP450 還元酵素からヘムオキシゲナーゼへの電子移動に関する構造基盤2014

    • Author(s)
      杉島正一、佐藤秀明、東元祐一郎、原田二朗、和 田啓、福山恵一、野口正人
    • Organizer
      第 14 回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      ワークピア横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-06-25 – 2014-06-27
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 中性子結晶構造解析で見るフェレドキシン依存性ビリン還元酵素 PcyA 基質複合体の水素化状態2014

    • Author(s)
      海野昌喜、須藤久美子、日下勝弘、玉田太郎、萩原義徳、杉島正一、和田啓、山田太郎、石原真樹子、福山恵一
    • Organizer
      第 41 回生体分子科学討論会
    • Place of Presentation
      九州大学西新プラザ(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2014-06-06 – 2014-06-07
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] NADPH-シトクロムP450還元酵素とヘムオキシゲナーゼの複合体構造2014

    • Author(s)
      杉島正一、佐藤秀明、東元祐一郎、原田二朗、坂本 寛、安永卓夫、和田 啓、福山恵一、野口正人
    • Organizer
      第 41 回生体分子科学討論会
    • Place of Presentation
      九州大学西新プラザ(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2014-06-06 – 2014-06-07
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      2014 Research-status Report
  • [Presentation] NADPH-シトクロムP450還元酵素からヘム- ヘムオキシゲナーゼ複合体への電子伝達に関する構造基盤2014

    • Author(s)
      杉島正一、佐藤秀明、東元祐一郎、原田二朗、坂 本 寛、安永卓夫、和田 啓、福山恵一、野口正人
    • Organizer
      平成 26 年度日本生化学会九州支部例会
    • Place of Presentation
      九州大学病院キャンパス(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2014-05-17 – 2014-05-18
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] ヘムオキシゲナーゼの基質ポケットから離れた分子表面の Leu77 は、ビリベルジンとの親和性に関与する2014

    • Author(s)
      原田二朗、佐藤秀明、杉島正一、原田英里砂、東元祐一郎、菅瀬謙治、野口正人
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Presentation] ヘムオキシゲナーゼによるCO とO2の識別機構に関する構造生物学的研究2013

    • Author(s)
      杉島正一
    • Organizer
      平成25年度日本生化学会九州支部例会
    • Place of Presentation
      佐賀大学
    • Related Report
      2013 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] COおよびO2結合型ヘム-ヘムオキシゲナーゼ複合体の光解離後の構造変化2013

    • Author(s)
      杉島正一、Moffat Keith、野口正人
    • Organizer
      第40回日本生体分子科学討論会
    • Place of Presentation
      大阪大学
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      2013 Research-status Report
  • [Presentation] Hinge欠損型NADPH-シトクロムP450 還元酵素とヘムオキシゲナーゼ間の相互作用2013

    • Author(s)
      杉島正一、東元祐一郎、原田二朗、佐藤秀明、下川千寿、城田沙織、野口正人
    • Organizer
      第86回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Presentation] Ala置換変異によってヘムオキシゲナーゼ活性が上昇する Leu77 の機能解析2013

    • Author(s)
      原田二朗、佐藤秀明、原田英里砂、東元祐一郎、 杉島正一、菅瀬謙治、野口正人
    • Organizer
      第86回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Presentation] NADPH-シトクロムP450還元酵素-ヘム-ヘムオキシゲナーゼ複合体の結晶構造解析に向けて2013

    • Author(s)
      杉島正一、東元祐一郎、佐藤秀明、原田二朗、野口正人
    • Organizer
      平成 25 年度日本結晶学会年会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Book] 日本の結晶学(II)-その輝かしい発展-2014

    • Author(s)
      杉島正一、他220名
    • Total Pages
      485
    • Publisher
      日本結晶学会
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Book] Integrating approach to photofuctional hybrid materials for energy and the environment2013

    • Author(s)
      Masaki Unno, Masakazu Sugishima, Kei Wada, Keiichi Fukuyama
    • Total Pages
      173
    • Publisher
      Nova Science Publishers
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Remarks] 個人のホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/site/msugishima76/

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/site/msugishima76/

    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Remarks] ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/site/msugishima76/

    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Remarks] 世界で初めてヘム鉄代謝の鍵となる電子伝達複合体の立体構造を解明

    • URL

      http://www.kurume-u.ac.jp/announce/kouhou/info2013/20130084.htm

    • Related Report
      2013 Research-status Report

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Published: 2014-07-25   Modified: 2019-07-29  

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