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化学進化を促進する古代金属タンパク質の構築

Publicly Offered Research

Project AreaHadean Bioscience
Project/Area Number 15H01066
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

藤枝 伸宇  大阪大学, 工学研究科, 助教 (00452318)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Keywords原始金属酵素 / 自己組織化ペプチド / 人工金属酵素 / 小分子活性化
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ペプチドが本質的に持っている凝集特性及びその金属配位能に着目し、触媒活性や反応場としての機能性解明から、ペプチドや簡単なタンパク質をベースとする初期段階生命の形状や機能にアプローチし、当該領域がめざす「冥王代生命学」に新たな切り口を提案する。特に申請者は冥王代において比較的簡単に合成される小さなペプチドと金属イオンの接合による錯体触媒の存在が科学進化を大きく前進させたと考える。
本年度では、昨年度達成したβ-sheet構造を持つ小さなタンパク質と第三周期の遷移金属(V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn)だけでなく第四、五周期の重い遷移金属(Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt)を結合させた錯体の結晶構造解析に成功した。その結果、白金族金属でもタンパク質と明確に錯体化することが分かった。冥王代において熱水等の極限環境における溶存金属の分布は我々の住んでいる温和な環境とは全く異なると考えられることから、様々な金属と化学進化において現れたであろう、ペプチドやタンパク質がこれらの金属と錯形成していた可能性を示唆するものであった。また、アミロイドタンパク質などに見られるコア配列(LVFFA)の末端にAsp, Glu, Hisなどを結合した6-9残基のペプチドを用いるとアミロイド形成が見られた。さらにこのアミロイド形成は二価の銅イオン添加により、立体選択的にマイケル付加反応を促進することが分かり、安定なペプチド凝集体が触媒となりえることを示した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] A Well-Defined Osmium-Cupin Complex: Hyperstable Artificial Osmium Peroxygenase2017

    • Author(s)
      Nobutaka Fujieda*, Takumi Nakano, Yuki Taniguchi, Haruna Ichihashi, Hideki Sugimoto, Yuma Morimoto, Yosuke Nishikawa, Genji Kurisu, and Shinobu Itoh*
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 139 Issue: 14 Pages: 5149-5155

    • DOI

      10.1021/jacs.7b00675

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Enzyme Repurposing of a Hydrolase as an Emergent Peroxidase upon Metal Binding2015

    • Author(s)
      Nobutaka FUJIEDA, Jonas SCHATTI, Edward STUTTFELD, Kei OHKUBO, Timm MAIER, Shunichi FUKUZUMI, and *Thomas R. WARD
    • Journal Title

      Chem. Sci

      Volume: 6 Issue: 7 Pages: 4060-4065

    • DOI

      10.1039/c5sc01065a

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Artificial Metalloenzyme Using Cupin Protein as Metal-binding Platform2017

    • Author(s)
      Nobutaka Fujieda
    • Organizer
      Asian International Symposium -Coordination Chemistry, Organometallic Chemistry-
    • Place of Presentation
      Kanagawa, Japan
    • Year and Date
      2017-03-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] アミロイド線維-銅複合体を触媒とするエナンチオ選択的マイケル付加反応2017

    • Author(s)
      殿村篤史・藤枝伸宇・伊東 忍
    • Organizer
      日本化学会第97回春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学日吉キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 線維状自己集積ペプチド-銅複合体の調製とMichael付加反応における触媒活性2016

    • Author(s)
      殿村篤史・藤枝伸宇・伊東 忍
    • Organizer
      第10回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      石川県金沢市
    • Year and Date
      2016-09-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] An Artificial Metalloenzyme Bearing Datively Anchored Platinum Group Metal2016

    • Author(s)
      Nobutaka Fujieda, Takumi Nakano, Yuki Taniguchi, Hideki Sugimoto, and Shinobu Itoh
    • Organizer
      13th European Biological Inorganic Chemistry Conference (EuroBIC13)
    • Place of Presentation
      Budapest, Hungary
    • Year and Date
      2016-08-28
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アミロイド線維を基としたペプチド集積体を配位子とする銅触媒の特性評価2016

    • Author(s)
      殿村篤史・藤枝伸宇・伊東 忍
    • Organizer
      第28回生体機能関連化学若手の会サマースクール
    • Place of Presentation
      愛知県蒲郡市
    • Year and Date
      2016-07-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 金属を含有するペプチド集積体の構築と特性評価2016

    • Author(s)
      殿村篤史・藤枝 伸宇・伊東 忍
    • Organizer
      第96回春季日本化学会年会
    • Place of Presentation
      同志社大学 京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • Year and Date
      2016-03-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Artificial Metalloenzyme Using Cupin-type Protein2015

    • Author(s)
      Nobutaka FUJIEDA, Takumi NAKANO, Haruna ICHIHASHI, Hideki SUGIMOTO, and Shinobu ITOH
    • Organizer
      Japan-Taiwan Bilateral Workshop on Nano-Science 2015
    • Place of Presentation
      Osaka university (Oaska, Japan)
    • Year and Date
      2015-11-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 直接配位型人工貴金属酵素の創製2015

    • Author(s)
      藤枝 伸宇・中野 巧・市橋 春菜・谷口 勇希・杉本 秀樹・伊東 忍
    • Organizer
      第9回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      熊本大学工学部 黒髪南地区キャンパス(熊本県熊本市)
    • Year and Date
      2015-09-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Metalloenzyme Using Cupin Superfaimly Protein as Metal-binding Platform2015

    • Author(s)
      Nobutaka FUJIEDA, Takumi NAKANO, Haruna ICHIHASHI, Yuma MORIMOTO, Hideki SUGIMOTO, and Shinobu ITOH
    • Organizer
      17th International Biological Inorganic Chemistry Conference
    • Place of Presentation
      China National Convention Center (Beijin, China)
    • Year and Date
      2015-07-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 配位子としてのタンパク質―人工金属酵素創製に向けて―2015

    • Author(s)
      藤枝伸宇
    • Organizer
      第52回錯体化学若手の会・近畿支部勉強会
    • Place of Presentation
      大阪大学吹田キャンパス(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-05-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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