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周期的生体π空間およびπ空間ネットワークを利用したヘムπ電子系の機能開発

Publicly Offered Research

Project AreaEmergence of highly elaborated pai-space and its function
Project/Area Number 21108505
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 InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

山本 泰彦  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (00191453)

Project Period (FY) 2009 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2010: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2009: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords核酸 / ヘム錯体 / 四重鎖DNA / G-カルテット / 配位結合 / NMR / 機能性核酸 / π-πスタッキング
Research Abstract

π電子を通して生体分子の機能を原点から見直すと共に、四重鎖DNAのG-カルテットにより形成される周期的π空間、タンパク質内部のπ電子系アミノ酸側鎖のシステム化により形成されるπ空間ネットワーク、およびヘムタンパク質等の補欠分子族として生物界に遍在しているヘム(鉄-ポルフィリン錯体)のπ電子系等、様々な生体π空間を融合させた"高次π系生体分子"を創製する研究を行った。その結果、立体構造が決定されて以来半世紀以上も謎であった酸素貯蔵ヘムタンパク質ミオグロビン(Mb)の酸素親和性および外部配位子識別はπ空間の性質によって調節されていることを発見した。また、四重鎖DNAのG-カルテットにより形成される周期的π空間とヘムπ電子系が部位特異的に相互作用することも明らかにした。さらに、これらの研究成果に立脚して、Mb中のヘムπ電子系への系統的電子操作がMbの機能に与える影響を解析する研究を通して、生体π空間電子論の確立に寄与する知見を得た。また、高次π系生体分子におけるπ空間の電子を制御することにより、生体分子の機能を操作する手法を提案するための基礎的知見を得ることができた。このように、様々な生体π空間の自己組織化により生成する一連の高次π系生体分子に対してストラテジックリサーチを行うことにより、高次π系生体分子におけるπ電子密度やπ空間の歪み、サイズ、安定性等の構造化学的因子がヘムπ電子系の機能を調節する分子機構を解明する研究に寄与することができた。

Report

(2 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (57 results)

All 2011 2010 2009 Other

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 12 results) Presentation (42 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Enhancement of the thermostability of Hydrogenobacter thermophilus cytochrome c_<552> through introduction of an extra methylene group into its hydrophobic protein interior2011

    • Author(s)
      Tai, H.; Irie, K.; Mikami, S.; Yamamoto, Y.
    • Journal Title

      Biochemistry

      Volume: 50 Pages: 3161-3169

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    • Journal Title

      J.Am.Chem.Soc.

      Volume: 132 Pages: 6091-6098

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      Inorg.Chem.

      Volume: 49 Pages: 10840-10846

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      Shibata, T.; Nagao, S.; Tai, H.; Nagatomo, S.; Hamada, H.; Yoshikawa, H.; Suzuki, A.; Yamamoto, Y.
    • Journal Title

      J.Biochem.

      Volume: 148 Pages: 217-229

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      Tai, H., Mikami, S., Irie, K., Watanabe, N., Shinohara, N., Yamamoto, Y.
    • Journal Title

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      Pages: 42-48

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    • Journal Title

      Chem.Phys.Lett. 485

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      Biochemistry 48

      Pages: 8062-8069

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      Biosci.Biotech.Biochem. 73

      Pages: 2022-2025

    • NAID

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      J.Biol.Inorg.Chem. 14

      Pages: 821-828

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      Takeda, T., Sonoyama, T., Takayama, S.J., Mita, H., Yamamoto, Y., Sambongi, Y.
    • Journal Title

      Biosci.Biotech.Biochem. 73

      Pages: 366-371

    • NAID

      10027537444

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      太虎林, 胸組虎胤, 渡辺直樹, 三上真一, 長友重紀, 山本泰彦
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      第60回記念錯体化学討論会
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      日本化学会第91回春季年会
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      神奈川大学(横浜市)
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      2011-03-29
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      神奈川大学(横浜市)
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      渡辺直樹, 太虎林, 三上真一, 長友重紀, 山本泰彦, 胸組虎胤
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      筑波大学戦略イニシアティブ(A)機能性物質研究拠点第1回若手シンポジウム
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      つくば国際会議場(つくば市)
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      2011-01-05
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      タワーホール船堀(東京都)
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      第4回バイオ関連化学シンポジウム(2010)
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      大阪大学(豊中市)
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      日本化学会第4回関東支部大会
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      筑波大学(つくば市)
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      渡辺直樹, 太虎林, 三上真一, 長友重紀, 山本泰彦, 胸組虎胤
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      筑波大学(つくば市)
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      日本化学会第4回関東支部大会
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      筑波大学(つくば市)
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      筑波大学(つくば市)
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      2010-08-30
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      太虎林, 渡辺直樹, 三上真一, 篠原尚也, 長友重紀, 胸組虎胤, 山本泰彦
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      日本化学会第4回関東支部大会
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      筑波大学(つくば市)(招待講演)
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      2010-08-30
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      H.Tai, S.Nagatomo, T.Munegumi, Y.Yamamoto
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      The 39th International Conference on Coordination Chemistry
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      Adelaide (Australia)
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      2010-07-27
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      斉藤香織, 太虎林, 逸見光, 長友重紀, 山本泰彦
    • Organizer
      文部科学省研究費補助金(新学術領域研究)高次π空間の創発と機能開発 第2回若手研究会
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      物質・材料研究機構(つくば市)
    • Year and Date
      2010-07-15
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    • Author(s)
      C.Ishibashi, K.Saito, Y.Nakano, D.Hagiwara, H.Tai, S.Nagatomo, H.Hemmi, Y.Yamamoto
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      International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2010
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      国立京都国際会館(京都市)
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      H.Tai, K.Saito, S.Nagatomo, H.Hemmi, Y.Yamamoto
    • Organizer
      A World Wide Magnetic Resonance Conference (WWMR2010) (Joint EUROMAR 2010 and 17^<th> ISMAR Conference)
    • Place of Presentation
      Florence (Italy)
    • Year and Date
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      Y.Yamamoto, T.Shibata, S.Nagao, M.Fukaya, H.Tai, S.Nagatomo, K.Morihashi, T.Matsuo, S.Hirota, A.Suzuki, K.Imai
    • Organizer
      10th European Biological Inorganic Chemistry Conference
    • Place of Presentation
      Thessaloniki (Greece)(招待講演)
    • Year and Date
      2010-06-26
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      柴田友和, 長尾聡, 深谷昌史, 太虎林, 長友重紀, 守橋健二, 松尾貴史, 廣田俊, 鈴木秋弘, 今井清博, 山本泰彦
    • Organizer
      第37回生体分子科学討論会
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      山口大学(山口市)
    • Year and Date
      2010-06-18
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      深谷昌史, 柴田友和, 太虎林, 長友重紀, 山本泰彦, 鈴木秋弘
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      近畿大学(東大阪市)
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      2010-03-28
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      山本泰彦, 斉藤香織, 太虎林, 長友重紀, 逸見光
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      高次Π空間の創発と機能開発 第3回公開シンポジウム
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      岡崎コンファレンスセンター(岡崎市)
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      2009-12-03
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      K.Irie, S.Mikami, N.Watanabe, N.Shinohara, A.Sugimoto, H.Tai, S.Nagatomo, Y.Yamamoto
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      つくば国際会議場(つくば市)
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      2009-12-03
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      T.Shibata, R.Tai, S.Nagatomo, K.Morihashi, A.Suzuki, Y.Yamamoto
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      つくば国際会議場(つくば市)
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      2009-12-03
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  • [Presentation] 種々のDNA塩基配列より形成される平行型四重鎖DNAの立体構造解析2009

    • Author(s)
      中野佑亮, 太虎林, 長友重紀, 山本泰彦, 逸見光
    • Organizer
      第48回NMR討論会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡市)
    • Year and Date
      2009-11-12
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] ヘム-四重鎖DNA複合体の立体構造解析2009

    • Author(s)
      斉藤香織, 太虎林, 長友重紀, 山本泰彦, 逸見光
    • Organizer
      第48回NMR討論会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡市)
    • Year and Date
      2009-11-11
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Characterization of heme coordination structure in heme-DNA complex possessing gaseous moleclule as an exogenous ligand2009

    • Author(s)
      K.Saito, Y.Nakano, H.Tai, S.Nagatomo, H.Hemmi, H.Mita, Y.Yamamoto
    • Organizer
      The 6^<th> International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
    • Place of Presentation
      高山市民文化会館(高山市)
    • Year and Date
      2009-09-29
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 好熱性水素細菌シトクロムc<552>における酸化還元電位とタンパク質の安定性の関係2009

    • Author(s)
      太虎林, 三上真一, 鹿毛真人, 入江清史, 渡辺直樹, 篠原尚也, 長友重紀, 山本泰彦
    • Organizer
      第59回錯体化学討論会
    • Place of Presentation
      長崎大学(長崎市)
    • Year and Date
      2009-09-25
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 好熱性水素細菌シトクロムc<552>のヘム近傍疎水性コア安定化による熱安定性の増大2009

    • Author(s)
      入江清史, 太虎林, 長友重紀, 山本泰彦
    • Organizer
      第24回生体機能関連シンポジウム・第12回バイオテクノロジー部会シンポジウム
    • Place of Presentation
      九州大学医系キャンパス(福岡市)
    • Year and Date
      2009-09-14
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] ヘム側鎖の化学修飾を通じたヘムπ電子系調節とヘムタンパク質の機能調節2009

    • Author(s)
      柴田友和, 水関和哉, 長尾聡, 太虎林, 長友重紀, 濱田洋実, 吉川裕之, 鈴木秋弘, 今井清博, 山本泰彦
    • Organizer
      日本化学会第3回関東支部大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2009-09-04
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 周期的生体π空間およびπ空間ネットワークを利用したヘムπ電子系の機能開発2009

    • Author(s)
      山本泰彦
    • Organizer
      高次Π空間の創発と機能開発 第2回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都府民総合交流プラザ(京都市)
    • Year and Date
      2009-08-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Molecular mechanisms responsible for entropic control of the redox potential of Pseudomonas aeruginosa cytochrome c<551>2009

    • Author(s)
      三上真一, 入江清史, 太虎林, 長友重紀, 山本泰彦
    • Organizer
      2^<nd> International Symposium on Bioinorganic Chemistry of the New Era
    • Place of Presentation
      高山市民文化会館(高山市)
    • Year and Date
      2009-08-01
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Characterization of a complex between heme and G-quadruplex2009

    • Author(s)
      Y.Yamamoto, K.Saito, Y.Nakano, T.Arai, H.Tai, S.Nagatomo, H.Hemmi, H.Mita
    • Organizer
      14^<th> International Conference on Biological Inorganic Chemistry
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(名古屋市)
    • Year and Date
      2009-07-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Enhancement of thermostability of Hydrpgenobactor thermophilus cytochrome c<552>2009

    • Author(s)
      入江清史, 太虎林, 長友重紀, 山本泰彦
    • Organizer
      14^<th> International Conference on Biological Inorganic Chemistry
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(名古屋市)
    • Year and Date
      2009-07-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Analysis of subunit interaction in human adult and fetal hemoglobin through the characterization of the acid-alkaline transition2009

    • Author(s)
      柴田友和, 長尾聡, 太虎林, 長友重紀, 濱田洋実, 吉川裕之, 山本泰彦
    • Organizer
      14^<th> International Conference on Biological Inorganic Chemistry
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(名古屋市)
    • Year and Date
      2009-07-27
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Relationship between oxygen affinity of myoglobin and the equilibrium constant of acid-alkaline transition in metmyoglobin2009

    • Author(s)
      柴田友和, 水関和哉, 長尾聡, 太虎林, 長友重紀, 鈴木秋弘, 今井清博, 山本泰彦
    • Organizer
      14^<th> International Conference on Biological Inorganic Chemistry
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(名古屋市)
    • Year and Date
      2009-07-27
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 変性状態のシトクロムcで形成されるヘム鉄とN末端アミノ基の配位結合の安定性の解析および天然構造の安定性との関係2009

    • Author(s)
      太虎林, 胸組虎胤, 渡辺直樹, 三上真一, 入江清史, 長友重紀, 山本泰彦
    • Organizer
      第36回生体分子科学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
    • Year and Date
      2009-06-19
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      2009 Annual Research Report
  • [Book] 広がるNMRの世界-40人の研究者からの熱いメッセージ-(朝倉哲郎編)2011

    • Author(s)
      山本泰彦
    • Total Pages
      182
    • Publisher
      コロナ社
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      2010 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.chem.tsukuba.ac.jp/yamamoto/

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      2010 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.chem.tsukuba.ac.jp/yamamoto/

    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2018-03-28  

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