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蛋白質三次元構造を利用した電子伝達経路の構築

Research Project

Project/Area Number07J03483
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Chemistry related to living body
Research InstitutionNagoya University
Research Fellow 横井 紀彦  Nagoya University, 理学研究科, 特別研究員DC2
Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed(Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost : ¥1,800,000)
Fiscal Year 2008 : ¥900,000 (Direct Cost : ¥900,000)
Fiscal Year 2007 : ¥900,000 (Direct Cost : ¥900,000)
Keywordsベータヘリックス / 熱安定性 / フュージョン蛋白質 / T4ファージ / 人工複合蛋白質 / フラビン / タンパク質修飾 / 部品蛋白質
Research Abstract

本研究では、酸化還元分子を、蛋白質複合体を基盤として配列させることで、分子間の電子伝達反応を利用した新規化学反応システム構築を試みた。天然の酵素は複数の補因子の配列により、補因子間の電子移動反応を促進させ、高活性、高効率な化学反応システムを構築している。一方、蛋白質は、分子量数万といった巨大な分子にも関わらず、単一の構造を形成し、アミノ酸化学修飾を利用して人工化合物を蛋白質の望みの位置へ固定することが可能である。従って、複数の人工酸化還元分子を化学修飾で蛋白質表面へ導入し、配列させることで、新規の化学反応システムの構築が期待できる。本研究では、チューブ構造が人工的な分子を一次元的に配列させるのに有用な土台の一つと考え、我々が作成したベータヘリックス蛋白質[(gp5βf)_3]_2の繰り返しチューブ型構造を元にした触媒分子の配列化を試みた。
酸化還元触媒であるフラビンのサクシニミジルエステル誘導体を[(gp5βf)_3]_2へ修飾したところ、そのフラビン集積体は、フラビンの光化学反応をスイッチとするクリック反応を、遊離のフラビンや、ポリリジンへ同様に修飾されたフラビンよりも約11倍速く進行させることを発見した。これは、強固なベータヘリックス構造を鋳型としたフラビンの配列の固定化によってフラビンの反応性を促進させることができたと考えられる。また、[(gp5βf)_3]_2のK41システイン変異体を作成し、そのシステインに対してRe(bpy)(CO)_3Cl錯体を、リシンにはRu(bpy)_3をそれぞれ修飾した。この複合体K41C_Re_<Cys>Ru_<NH>は、錯体の混合溶液と比べ、可視光照射下でのCO生成触媒反応を2.9倍多く進行させ、[(gp5βf)_3]_2が錯体間電子移動反応の鋳型分子として有用と示された。以上のように本研究では、ベータヘリックス構造を基盤とした機能分子の配列が、その分子の機能の制御に繋がる可能性を示すことに成功した。

Report

(2results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report

Research Products

(16results)

All 2009 2008 2007

All Journal Article Presentation

  • [Journal Article] Ligand design for the improvement of stability of metal complex-protein hybrid2008

    • Author(s)
      横井 紀彦・上野 隆史・海野 昌喜・松井 敏高・斉藤 正男・渡辺 芳人
    • Journal Title

      Chemical communications

      Pages : 229-231

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular Design of Heteroprotein Assemblies Providing a Bionanocup as a Chemical Reactor2008

    • Author(s)
      越山 友美・横井 紀彦・上野 隆史・金丸 周司・永野 真吾・城 宜嗣・有坂 文雄・渡辺 芳人
    • Journal Title

      Small 4

      Pages : 50-54

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystal structure based design of functional metal/protein hybrids2007

    • Author(s)
      上野 隆史・横井 紀彦・安部 聡・渡辺 芳人
    • Journal Title

      Journal of Inorganic Biochemistry 101

      Pages : 1667-1675

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Coordination design of artificial metalloproteins utilizing protein vacant space2007

    • Author(s)
      上野 隆史・安部 聡・横井 紀彦・渡辺 芳人
    • Journal Title

      Coordination Chemistry Reviews 251

      Pages : 2717-2731

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] A Beta-Helical Bio-nanotemplate for Assembly of Re(I) Complexes with Ru(II) Complexes2009

    • Author(s)
      横井紀彦, 三浦友紀, 稲葉央, 黄正元, 上野隆史, 金丸周司, 有坂文雄, 渡辺芳人
    • Organizer
      4th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference (AsBIC-IV)
    • Place of Presentation
      韓国済州島
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      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] ベータヘリックス繰り返し構造を利用した触媒反応制御2009

    • Author(s)
      横井紀彦, 三浦友紀, 稲葉央, 黄正元, 上野隆史, 金丸周司, 有坂文雄, 渡辺芳人
    • Organizer
      日本化学会第89春季年会
    • Place of Presentation
      千葉
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      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] アミノ酸置換によるベータヘリックス蛋白質を基盤とした異種金属錯体の協同反応の制御2008

    • Author(s)
      横井紀彦, 三浦友紀, 稲葉央, 黄正元, 上野隆史, 金丸周司, 有坂文雄, 渡辺芳人
    • Organizer
      第58回錯体化学討論会
    • Place of Presentation
      金沢
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      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Construction of cooperative reaction systems of metal complexes on the basis of prote in assemblies2008

    • Author(s)
      横井紀彦
    • Organizer
      The 6th joint seminar between The University of Muenster and Nagoya University
    • Place of Presentation
      名古屋
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      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Artificial beta-helical tube protein as a template of molecular modifications2008

    • Author(s)
      横井 紀彦・三浦 友紀・黄 正元・越山 友美・上野 隆史・金丸 周司・有坂 文雄・油谷 克英・渡辺 芳人
    • Organizer
      International Symposium on Chemistry of Reductases
    • Place of Presentation
      名古屋
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Construction of a stable artificial protein architecture composed of a beta-helicalmotif as a chemical scaffold2008

    • Author(s)
      横井 紀彦・三浦 友紀・黄 正元・越山 友美・上野 隆史・金丸 周司・有坂 文雄・油谷 克英・渡辺 芳人
    • Organizer
      Global-COE in Chemistry, Nagoya Special Symposium:Dioxygen Activation by Metalloenzymes and Models
    • Place of Presentation
      名古屋
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子集積基盤を志向した、ベータヘリックス構造からなる超安定人工蛋白質構造体の構築2008

    • Author(s)
      横井 紀彦・三浦 友紀・黄 正元・越山 友美・上野 隆史・金丸 周司・有坂 文雄・油谷 克英・渡辺 芳人
    • Organizer
      日本化学会第88回春季年会
    • Place of Presentation
      東京
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Design of Artificial Beta-Helical Protein Tube as a Template of Molecular Alignments2008

    • Author(s)
      横井紀彦, 三浦友紀, 黄正元, 越山友美, 上野隆史, 金丸周司, 有坂文雄, 油谷克英, 渡辺芳人
    • Organizer
      G-COE in Chemistry Annual meeting
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2008-06-11
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      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 水素結合による蛋白質電子伝達システムと人工金属錯体の複合機能化2007

    • Author(s)
      横井 紀彦
    • Organizer
      分子研研究会「金属と分子集合」
    • Place of Presentation
      岡崎
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Crystal structure analysis of metal Shiff-base complex・heme oxygense composites2007

    • Author(s)
      横井 紀彦・上野 隆史・海野 昌喜・松井 敏高・戸木田 裕一・斉藤 正男・渡辺 芳人
    • Organizer
      1st Asian Conference on Coodination Chemistry
    • Place of Presentation
      岡崎
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] ロッド状蛋白質の人工集積体を基盤とした錯体の配列制御2007

    • Author(s)
      横井 紀彦・越山 友美・上野 隆史・金丸 周司・有坂 文雄・渡辺 芳人
    • Organizer
      第57回錯体化学討論会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] T4ファージ部品蛋白質からなるチューブ型べータヘリックス構造を鋳型とする分子配列制御2007

    • Author(s)
      横井 紀彦・三浦 友紀・黄 正元・越山 友美・上野 隆史・金丸 周司・有坂 文雄・渡辺 芳人
    • Organizer
      第22回生体機能関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      仙台
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

URL :

Published : 2007-04-01   Modified : 2016-04-21  

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