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2013 Fiscal Year Final Research Report

Analysis of the proteins possessed by the last common ancestor and the organisms present before it

Research Project

  • PDF
Project/Area Number 23370097
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Evolutionary biology
Research InstitutionTokyo University of Pharmacy and Life Science

Principal Investigator

YAMAGISHI Akihiko  東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (50158086)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) YOKOBORI Shin-ichi  東京薬科大学, 生命科学部, 講師 (40291702)
AKANUMA Satoshi  東京薬科大学, 生命科学部, 助教 (10321720)
Project Period (FY) 2011-11-18 – 2014-03-31
Keywords生命初期進化 / 共通祖先 / コモノート / NDK / 分子系統樹 / タンパク質耐熱性 / 酵素活性
Research Abstract

We have resurrected the gene of the nucleotidediphosphate kinase (NDK) possessed by the common ancestor of Bacteria and Archaea, and analyzed the thermal stability of the protein produced from the resurrected genes. The ancestral NDKs showed stability close to 110 degree C, suggesting the common ancestors of Bacteria and Archaea were thriving at the temperature between 80 and 100 degree C. The NDK of the last common ancestor, commonote, was also resurrected and reproduced. The ancestral NDK showed the high stability, suggesting that the commonote were living at 75 degree C or higher temperature. The ancestral NDKs from which one of the 20 amino acid species were removed, were produced and whose stability and activity were analyzed. The results showed the amino acid species that is not absolutely required for the stability and activity.

  • Research Products

    (42 results)

All 2014 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (33 results) (of which Invited: 4 results) Book (2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] 全生物の共通祖先遺伝子の復元2014

    • Author(s)
      赤沼哲史, 山岸明彦
    • Journal Title

      バイオサイエンスとインダストリー

      Volume: 72(1) Pages: 19-23

  • [Journal Article] Experimental evidence for the thermophilicity of ancestral life2013

    • Author(s)
      Akanuma, S., Nakajima, Y., Yokobori, S., Kimura, M., Nemoto, N., Mase, T., Miyazono, K., Tanokura, M., Yamagishi A
    • Journal Title

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      Volume: 110(27) Pages: 11067-11072

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 祖先型設計法を用いた耐熱性タンパク質の配列探索2013

    • Author(s)
      赤沼哲史
    • Journal Title

      生物物理

      Volume: 307(3) Pages: 128-133

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 進化分子工学を利用したタンパク質分子育種技術, 「進化分子工学 -高速分子進化によるタンパク質 ・ 核酸の開発-」2013

    • Author(s)
      赤沼哲史, 山岸明彦
    • Journal Title

      エヌ・ティー・エス

      Pages: 343-353

  • [Journal Article] Phylogeny-based design of a B-subunit of DNA gyrase and its ATPase domain using a small set of homologous amino acid sequences2011

    • Author(s)
      Akanuma, S., Iwami, S., Yokoi, T., Nakamura, N., Watanabe, H., Yokobori, S. and Yamagishi, A
    • Journal Title

      J. Mol. Biol

      Volume: 412,(2) Pages: 212-225

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Evolution of Commonote(s) : History revealed by genetic engineering2014

    • Author(s)
      Yamagishi, A
    • Organizer
      The 2nd ELSI International Symposium
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      20140300
    • Invited
  • [Presentation] 古代タンパク質の復元に基づく生物進化初期の温度環境推定2013

    • Author(s)
      赤沼哲史, 中島慶樹, 横堀伸一, 山岸明彦
    • Organizer
      第36回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      20131200
  • [Presentation] 酵素の温度適応化 : 好熱菌酵素の低温高活性化と祖先配列推定による安定化酵素の設計2013

    • Author(s)
      赤沼哲史, 林清香, 大貫若菜, 徳永千尋,杉井太亮,木村彦乃, 坂本さやか, 八木創太, 横堀伸一, 山岸明彦
    • Organizer
      第36回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      20131200
  • [Presentation] Insights from the molecular biological information into the early evolution of life2013

    • Author(s)
      Yamagishi, A., Akanuma, S., Yokobori, S
    • Organizer
      The International Biogeoscience Conference 2013
    • Place of Presentation
      Nagoya, Japan
    • Year and Date
      20131100
    • Invited
  • [Presentation] Empirical estimation of the environmental temperature of the last universal common ancestor2013

    • Author(s)
      Akanuma, S., Nakajima, Y., Yokobori, S., Yamagishi, A
    • Organizer
      第51回日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      20131000
  • [Presentation] 古代タンパク質の復元による祖先生物の生育温度の推定2013

    • Author(s)
      赤沼哲史, 中嶋慶樹, 横堀伸一, 山岸明彦
    • Organizer
      第86回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20130900
  • [Presentation] 遺伝暗号の起源2013

    • Author(s)
      赤沼哲史
    • Organizer
      総研大「惑星科学と生命科学の融合」 第3回研究会
    • Place of Presentation
      清里
    • Year and Date
      20130800
  • [Presentation] 全生物共通祖先生物の生育温度の実験による推定2013

    • Author(s)
      赤沼哲史, 中嶋慶樹, 横堀伸一, 山岸明彦
    • Organizer
      日本進化学会第15回つくば大会
    • Place of Presentation
      筑波
    • Year and Date
      20130800
  • [Presentation] 全生物共通祖先コモノートの生育温度の実験により推定2013

    • Author(s)
      赤沼哲史, 中島慶樹, 横堀伸一, 山岸明彦
    • Organizer
      日本Archaea研究会第26回講演会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20130700
  • [Presentation] 復元した祖先型タンパク質を用いた単純型アミノ酸組成の検討2013

    • Author(s)
      赤沼哲史, 島田真実, 中島慶樹, 横堀伸一, 山岸明彦
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2013年大会
    • Place of Presentation
      千葉
    • Year and Date
      20130500
  • [Presentation] 遺伝子情報から解る生命の初期進化2013

    • Author(s)
      山岸明彦
    • Organizer
      自然科学研究機構第1回宇宙における生命ワークショップ
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20130300
  • [Presentation] 全生物の共通祖先以前のコドンの進化2012

    • Author(s)
      赤沼哲史, 島田真実, 篠崎梢, 中島慶樹, 横堀伸一, 山岸明彦
    • Organizer
      第35回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      20121200
  • [Presentation] 古代タンパク質の復元による祖先生物の生育温度の推定2012

    • Author(s)
      赤沼哲史, 中島慶樹, 横堀伸一, 山岸明彦
    • Organizer
      第85回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      20121200
  • [Presentation] アストロバイオロジーとタンパク質 : あり得るアミノ酸組成を探る2012

    • Author(s)
      赤沼哲史, 島田真実, 中島慶樹, 篠崎梢, 吉田直人, 横堀伸一, 山岸明彦
    • Organizer
      細胞を創る会 5.0
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20121100
  • [Presentation] 相同アミノ酸配列情報を利用した耐熱性タンパク質の設計2012

    • Author(s)
      赤沼哲史, 中島慶樹, 横堀伸一, 山岸明彦
    • Organizer
      第64回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      20121000
  • [Presentation] 2 つの祖先型ヌクレオシド二リン酸キナーゼの耐熱性と触媒活性の違いに関わるアミノ酸残基の探索2012

    • Author(s)
      山口美奈子, 赤沼哲史, 小林愛美, 山岸明彦
    • Organizer
      第12回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      20120600
  • [Presentation] 古代遺伝子の復元による祖先生物の生育温度の推定2012

    • Author(s)
      赤沼哲史, 中島慶樹, 島田真実, 横堀伸一, 山岸明彦
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2012年連合大会
    • Place of Presentation
      幕張
    • Year and Date
      20120500
  • [Presentation] 全生物共通祖先の遺伝子を再現する2012

    • Author(s)
      山岸明彦
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2012年連合大会
    • Place of Presentation
      幕張
    • Year and Date
      20120500
    • Invited
  • [Presentation] 限られたアミノ酸から安定なタンパク質が創れるか?2012

    • Author(s)
      島田真実, 赤沼哲史, 山岸明彦
    • Organizer
      生物物理関東地区研究会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20120300
  • [Presentation] The method designing enzymes with improved thermal stability based on the phylogenetic analysis of amino acid-sequences2011

    • Author(s)
      Yamagishi, A
    • Organizer
      第34回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20111200
  • [Presentation] 祖先型化ヌクレオチド二リン酸キナーゼのアミノ酸組成を単純化する試み2011

    • Author(s)
      島田真実, 赤沼哲史, 山岸明彦
    • Organizer
      第34回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20111200
  • [Presentation] 相同アミノ酸配列の分子系統解析による耐熱性タンパク質の設計2011

    • Author(s)
      赤沼哲史, 横堀伸一, 山岸明彦
    • Organizer
      第34回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20111200
  • [Presentation] Designing thermo-stable mutant enzymes by phylogenetic analysis of family enzymes : Ancestral mutation method2011

    • Author(s)
      Yamagishi, A
    • Organizer
      International Conference on New Horizons in Biotechnology
    • Place of Presentation
      Trivandrum, India
    • Year and Date
      20111100
  • [Presentation] 分子系統解析とタンパク質工学による初期タンパク質の復元と解析2011

    • Author(s)
      赤沼哲史, 島田真実, 中島慶樹, 横堀伸一, 山岸明彦
    • Organizer
      第4回アストロバイオロジーネットワークワークショップ
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      20111100
  • [Presentation] 祖先配列復元に基づく祖先蛋白質の熱安定性推定2011

    • Author(s)
      中島慶樹, 赤沼哲史, 木村光男, 横堀伸一, 山岸明彦
    • Organizer
      極限環境生物学会2011年度 (第12回)年会
    • Place of Presentation
      長崎
    • Year and Date
      20111100
  • [Presentation] Ancestral sequence reconstruction to inter the thermostabilities of ancestral proteins2011

    • Author(s)
      Nakajima, Y., Akanuma, S., Kimura, M., Yokobori, S. and Yamagishi,A
    • Organizer
      International Symposium on Synthesizing Life and Biological Systems
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      20111000
  • [Presentation] Approaching the sequence of the universal common ancestor generates thermally stable proteins2011

    • Author(s)
      Akanuma, S., Nakajima, Y., Yokobori, S. and Yamagishi A
    • Organizer
      International Symposium on Synthesizing Life and Biological Systems
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      20111000
  • [Presentation] Restricting the amino acid usage of a designed ancestral nucleotide diphosphate kinase2011

    • Author(s)
      Shimada, M., Akanuma, S., Yamagishi A
    • Organizer
      「細胞を作る」研究会 4.0
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      20111000
  • [Presentation] 祖先型設計による耐熱性を有する DNA ジャイレース由来 ATPasa ドメインの構築2011

    • Author(s)
      赤沼哲史, 岩見祥子, 中村奈々, 横井珠希, 渡辺英哲, 横堀伸一, 山岸明彦
    • Organizer
      第84回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      20110900
  • [Presentation] アミノ酸組成を単純化した酵素の作成と解析2011

    • Author(s)
      島田真実, 松江久美, 佐藤結, 赤沼哲史, 山岸明彦
    • Organizer
      第84回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      20110900
  • [Presentation] 古細菌からわかる生命の初期進化40年前の世界2011

    • Author(s)
      山岸明彦
    • Organizer
      日本進化学会第13回大会一般公開講座
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      20110700
    • Invited
  • [Presentation] 祖先型設計した相同性の高い2つの酵素の比較から 100℃を超える耐熱性獲得機構を探る2011

    • Author(s)
      山口美奈子, 赤沼哲史, 小林愛美, 山岸明彦
    • Organizer
      第11回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      20110600
  • [Presentation] Thermal stability and catalytic property of an artificial ATPase domain of DNA gyrase produced by the ancestral design method2011

    • Author(s)
      Akanuma, S., Yokobori, S. and Yamagishi, A
    • Organizer
      IXth European Symposium of The Protein Society
    • Place of Presentation
      Stockholm, Sweden
    • Year and Date
      20110500
  • [Book] 第 9 章 全生物の共通祖先 山岸明彦編集, 「アストロバイオロジー」2013

    • Author(s)
      赤沼哲史, 山岸明彦
    • Total Pages
      118-131
    • Publisher
      化学同人
  • [Book] 論点4生命は意外に簡単に誕生した. 立花隆他著 「地球外生命9の論点」2012

    • Author(s)
      山岸明彦
    • Total Pages
      97-123
    • Publisher
      Blue Backs 講談社
  • [Remarks] 山岸明彦,全生物の共通祖先となる高温安定タンパク質の復元, 科研費 NEWS 3: 15(2013)

  • [Remarks] 玉腰雅忠,八木創太,赤沼哲史,山岸明彦,高機能タンパク質創製技術の現状と展望, 「技術予測レポート 2023」 上巻,日本能率協会総合研究所 80-91(2013)

URL: 

Published: 2015-06-25  

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