2019 Fiscal Year Annual Research Report
Material Transformation Using Biocatalysts Assisted by External Additives
| Project Area | Precise Formation of a Catalyst Having a Specified Field for Use in Extremely Difficult Substrate Conversion Reactions |
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| Project/Area Number |
15H05806
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
荘司 長三 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (90379587)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | シトクロムP450 / 酸化反応 / 擬似基質 / ポルフィリン / ヘム獲得蛋白質 / 金属錯体 / 結晶構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
緑膿菌は，鉄欠乏状態になるとヘム獲得蛋白質(HasA)を分泌し，鉄源としてのヘムを宿主から獲得するシステムを作動させる．HasAは，菌体外でヘモグロビンなどのヘム蛋白質からヘムを獲得し，緑膿菌外膜の特異的受容体のHasRにヘムを受け渡す役割を持つ．HasAに合成金属錯体を取り込ませて緑膿菌にヘムとは異なる金属錯体を積極的に取り込ませることにより，緑膿菌の鉄獲得経路の一つを遮断することや，緑膿菌を殺菌することが可能になることを明らかにしてきた。緑膿菌のヘム獲得蛋白質のHasAに，鉄ジフェニルポルフィリンやその誘導体，名古屋大学の三宅准教授より提供していただいた，鉄ジアザポルフィリンが，安定に取り込まれることを結晶構造解析により明らかにした．九州大学の久枝教授より提供していただいた非常に嵩高い金属錯体の鉄テトラフェニルポルフィセンやコバルトテトラフェニルポルフィセンもHasAのヘムの結合部位に取り込まれることを結晶構造解析により明らかにした．ガリウムフタロシアニンをHasAと複合化して，緑膿菌の培養液に添加したのち，可視光を照射することにより緑膿菌を殺菌できることを見出した．10分間の可視光照射で99.999%の緑膿菌を殺菌できる．蛍光顕微鏡観察により，ガリウムフタロシアニンが緑膿菌に取り込まれていることを確認した．菌体内に取り込まれたガリウムフタロシアニンが可視光照射により励起され，一重項酸素が生成し緑膿菌を死に至らしめたと考察している．開発した光殺菌手法により，多剤耐性緑膿菌（臨床株）も殺菌できることを確認している．HasRを欠損させた緑膿菌や，HasRを持たない大腸菌とセラチア菌は光殺菌されないことを確認しており，HasA－ガリウムフタロシアニン複合体を用いる殺菌手法は，緑膿菌のみを高選択的に殺菌可能な手法であった．
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Highly malleable haem-binding site of the haemoprotein HasA permits stable accommodation of bulky tetraphenylporphycenes2019
Author(s)
Sakakibara,E.; Shisaka,Y.; Iwai, Y.; Yamada, S.; Uehara, H.; Tosha, T.; Sugimoto, H.; Shiro, Y.; Stanfield, J. K.; Ogawa, K.; Watanabe, Y.; Shoji, O.
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Journal Title
RSC Advances
Volume: 9(32)
Pages: 18697-18702
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Hijacking the Heme Acquisition System of Pseudomonas aeruginosa for the Delivery of Phthalocyanine as an Antimicrobial2019
Author(s)
Shisaka,Y.; Y. Iwai,Y.; Yamada, S.; Uehara, H.; Tosha, T.; Sugimoto, H.; Shiro, Y.; Stanfield, J. K.; Ogawa, K.; Watanabe, Y.; Shoji, O.
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Journal Title
ACS Chemical Biology
Volume: 14(7)
Pages: 1637-1642
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Construction of Hemoprotein HasA Incorporating Bulky Metal Complexes2019
Author(s)
Sakakibara,E.; Shisaka, Y.; Koga, D.; Xu, X.; Ono, T.; Hisaeda, Y.; Sugimoto, H.; Watanabe, Y.; Shoji, O.
Organizer
"19th International Conference on Biological Inorganic Chemistry (ICBIC-19)",""
Int'l Joint Research
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[Presentation] Oxygen Activation by Self-sufficient Cytochrome P450 Reconstituted with Manganese Porphyrin2019
Author(s)
Omura,K.; Aiba, Y.; Matsumoto, A.; Stanfield, J. K.; Onoda, H.; Ariyasu, S.; Sugimoto, H.; Shiro, Y.; Watanabe, Y.; Shoji, O.
Organizer
"19th International Conference on Biological Inorganic Chemistry (ICBIC-19)",""
Int'l Joint Research
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[Presentation] Oxygen Activation by Manganese Porphyrin in the Self-sufficient Flavocytochrome P450BM32019
Author(s)
Omura,K.; Aiba, Y.; Matsumoto, A.; Stanfield, J. K.; Onoda, H.; Ariyasu, S.; Sugimoto, H.; Shiro, Y.; Watanabe, Y.; Shoji, O.
Organizer
The 69th Conference of Japan Society of Coordination Chemistry
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