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巨大な酵素複合体の構築を指向したPCNAナノチューブの創成

Research Project

Project/Area Number 13J09876
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biofunction/Bioprocess
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

芳賀 智亮  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords酵素複合体 / 核内増殖抗原 / 超分子 / 足場タンパク質 / ウイルスカプシド / ペプチドタグ
Outline of Annual Research Achievements

リング状のヘテロ3量体を形成する核内増殖抗原(PCNA)を足場として、Pseudomonas putida由来のシトクロムP450電子伝達系の構成タンパク質(プチダレドキシン還元酵素(PdR)、プチダレドキシン(PdX)及びP450cam)を集積させることで、PdRからPdXを経由してP450camへ効率的に電子が伝達されることが先行研究により明らかにされている。前年度、PCNA上のPdXの分子数を1分子から2分子に増やすだけでなく、PdRの分子数を1分子から2分子に増やすことでもPdR/PdX/P450cam酵素複合体の触媒活性が増大することが見いだされた。本年度は、酵素複合体のPdRの数を2分子から3分子に増やした。その結果、触媒活性は期待通りさらに増大し、PdRを3分子とPdXを2分子もつ酵素複合体の活性はP450camの最大触媒活性の約90%もあった。この結果より、酵素複合体のすべての酸化還元タンパク質の分子数を向上させることで、触媒ドメインへの電子伝達活性をほぼ最大まで向上しうることが示された。さらに、数理モデルによる解析の結果、酸化還元タンパク質の分子数の増大は電子伝達複合体の形成を促進し、その結果触媒ドメインへの電子伝達活性が向上したことが示唆された。次に、より簡便に多数の酸化還元タンパク質を有する酵素複合体を得るため、中空のカプセル状タンパク質複合体であるB型肝炎ウイルスのカプシドへPdR、PdX及びP450camを共内包させることを試みた。前年度は、カプシドに多数のPdRが内包されたことを示唆する結果を得ていた。本年度は、PdR-PdX融合タンパク質とP450camが共内包されたことが示唆される結果を得た。この酵素複合体は触媒活性を示さなかったが、内包条件の最適化により内包数を向上させることで、効率的な電子伝達が達成されると期待される。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (11 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Fine Tuning of Spatial Arrangement of Enzymes in a PCNA-mediated Multienzyme Complex using a Rigid Poly-L-proline Linker2013

    • Author(s)
      Tomoaki Haga, Hidehiko Hirakawa and Teruyuki Nagamune
    • Journal Title

      Plos One

      Volume: 8 Issue: 9 Pages: 9-9

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0075114

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] P450触媒活性を有するウイルスナノ粒子2015

    • Author(s)
      芳賀智亮、平川秀彦、長棟輝行
    • Organizer
      酵素工学研究会第74回講演会
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス(東京都文京区)
    • Year and Date
      2015-10-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ウイルスカプシドを利用したP450触媒活性を有するナノリアクター2015

    • Author(s)
      芳賀智亮、平川秀彦、長棟輝行
    • Organizer
      化学工学会第47回秋季大会
    • Place of Presentation
      北海道大学札幌キャンパス(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2015-09-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Introduction of Extra Ferredoxin Reductases into an Artificial Self-sufficient P450 for Improving the Whole Catalytic Activity2015

    • Author(s)
      Tomoaki Haga, Hidehiko Hirakawa, Teruyuki Nagamune
    • Organizer
      RIKEN Symposium “Metals in Biology” in Wako
    • Place of Presentation
      理化学研究所和光キャンパス(埼玉県和光市)
    • Year and Date
      2015-06-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Rescuing catalytically-dead ferredoxin-P450 complex in an artificial self-sufficient P450 by extra ferredoxin reductase2015

    • Author(s)
      Tomoaki Haga, Hidehiko Hirakawa, Teruyuki Nagamune
    • Organizer
      19th International Conference on Cytochrome P450
    • Place of Presentation
      国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都渋谷区)
    • Year and Date
      2015-06-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] An artificial self-sufficient cytochrome P450 wakes up earlier with extra redox components2014

    • Author(s)
      Tomoaki Haga, Hidehiko Hirakawa, Teruyuki Nagamune
    • Organizer
      Active Enzyme Molecule 2014
    • Place of Presentation
      富山国際会議場、富山県
    • Year and Date
      2014-12-19
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ペプチド-タンパク質間相互作用による巨大超分子複合体の構築2014

    • Author(s)
      芳賀智亮、平川秀彦、長棟輝行
    • Organizer
      化学工学会第46回秋季大会
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス、福岡県
    • Year and Date
      2014-09-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Nano-architecture of Cytochrome P450 and Cofactor Regeneration System Fused with PCNA as a Scaffold2014

    • Author(s)
      Teruyuki Nagamune, Tomoaki Haga, Hiroshi Watanabe, Hidehiko Hirakawa
    • Organizer
      16th International Biotechnology Symposium and Exhibition
    • Place of Presentation
      Fortaleza, Brazil
    • Year and Date
      2014-07-15 – 2014-07-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 足場タンパク質を用いてP450cam近傍に配置した電子伝達タンパク質の分子数がP450camの活性に与える影響2014

    • Author(s)
      芳賀智亮、平川秀彦、長棟輝行
    • Organizer
      酵素工学研究会第71回講演会
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス稲盛ホール、福岡県
    • Year and Date
      2014-04-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 活性向上を目指したシトクロムP450/電子伝達タンパク質複合体の最適化2013

    • Author(s)
      芳賀智亮、平川秀彦、長棟輝行
    • Organizer
      酵素工学研究会第70回講演会
    • Place of Presentation
      東京大学山上会館(東京都文京区)
    • Year and Date
      2013-10-25
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Artificial enzyme complex of cytochrome P450 and redox proteins with multiple electron transfer routes2013

    • Author(s)
      芳賀智亮、平川秀彦、長棟輝行
    • Organizer
      Enzyme Engineering XXII
    • Place of Presentation
      富山国際会議場(富山県富山市)
    • Year and Date
      2013-09-23
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Improvement of whole catalytic activity of artificial enzyme complex of P450cam and its redox proteins by additional electron transfer route2013

    • Author(s)
      芳賀智亮、平川秀彦、長棟輝行
    • Organizer
      The 19th Symposium of Ybung Asian Biochemical Engineers' Community
    • Place of Presentation
      Xinjinang Academy of Agricultural Science (中国新彊ウイグル自治区ウルムチ市)
    • Year and Date
      2013-08-08
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/nagamune/

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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