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蛋白質フォールディング機構の物理化学的解明

Research Project

Project/Area Number15076201
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionNational Institutes of Natural Sciences Okazaki Research Facilities(2007)
The University of Tokyo(2003-2006)

Principal Investigator

桑島 邦博  National Institutes of Natural Sciences Okazaki Research Facilities, 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 教授 (70091444)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 槙 亙介 (槇 亙介)  名古屋大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (30361570)
Project Period (FY) 2003 – 2007
Project Status Completed(Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥139,200,000 (Direct Cost : ¥139,200,000)
Fiscal Year 2007 : ¥15,400,000 (Direct Cost : ¥15,400,000)
Fiscal Year 2006 : ¥15,400,000 (Direct Cost : ¥15,400,000)
Fiscal Year 2005 : ¥15,400,000 (Direct Cost : ¥15,400,000)
Fiscal Year 2004 : ¥20,900,000 (Direct Cost : ¥20,900,000)
Fiscal Year 2003 : ¥72,100,000 (Direct Cost : ¥72,100,000)
Keywords水 / 生体分子 / 蛋白質 / フォールデイング / 分子シャペロン / 速度論 / 遷移状態 / 中間体 / フォールディング / プロリン異性化 / エネルギー地形
Research Abstract

1.αラクトアルブミンとリゾチームは互いにアミノ酸配列の類似した相同蛋白質であり、それらのフォールディング反応が類似しているか否かを実験的に明らかにすることは、蛋白質のフォールディング問題を考える上で重要である。昨年までの研究で、ヤギαラクトアルブミンのフォールディング反応の速度論的解析を行い、フォールディングの遷移状態で構造化する領域は、Cヘリックスとα-βドメイン境界にあるカルシウム結合部位近傍に局在化していることが明らかになっている。本年は、イヌ乳リゾチームのフォールディング反応の速度論的解析を行い、遷移状態ではカルシウム結合部位の構造は形成されていないことが明らかとなった。したがって、αラクトアルブミンとリゾチームは互いに相同で立体構造も類似しているがフォールディング経路が異なることになる。
2.大腸菌のシャペロニンGroEL/ES複合体が、生理的条件下において、GroELとGroESのモル比が1:1の非対称な構造(弾丸型)を持つのか,あるいは,モル比が1:2の対称な構造(フットボール型)を持つのかは依然解決がついていない。電子顕微鏡の画像解析を利用した研究では,弾丸型であるとする結果とフットボール型であるとする結果の両方が報告されている。溶液X線小角散乱法は溶液中の蛋白質超分子複合体の構造を解析する有効な実験手法である。溶液X線散乱法を用いて,ATP存在下の生理的条件下におけるGroEL/ES複合体の立体構造を解析し,複合体が非対称な弾丸型の構造を持つことを明らかにした。ATP+BeF_x存在下では対称なフットボール型構造が形成されることも明らかとなったので,ATP加水分解を伴ったシャペロニン・サイクル中過渡的にフットボール型となることも期待される。

Report

(5results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report

Research Products

(44results)

All 2008 2007 2006 2005 2004 Other

All Journal Article Presentation Book Remarks Publications

  • [Journal Article] Asymmetry of the GroEL-GroES complex under physiological conditions as revealed by small-angle X-ray scattering2008

    • Author(s)
      Inobe, T.
    • Journal Title

      Biophys.J. 94

      Pages : 1392-1402

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      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 真性体および組換え体αラクトアルブミンの構造の安定性とダイナミクス2008

    • Author(s)
      桑島 邦博
    • Journal Title

      Milk Science 56

      Pages : 119-122

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      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] Equilibrium and Kinetics of the Folding and Unfolding of Canine Milk Lysozyme2007

    • Author(s)
      Nakatani, H.
    • Journal Title

      Biochemistry 46

      Pages : 5238-5251

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      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Unfolding Pathways of Goat α-Lactalbumin as Revealed in Multiple Alignment of Molecular Dynamics Trajectories2007

    • Author(s)
      Oroguchi, T.
    • Journal Title

      J.Mol.Biol. 371

      Pages : 1354-1364

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      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mutational analysis of protein solubility enhancement using short peptide tags2007

    • Author(s)
      Kato, A.
    • Journal Title

      Biopolymers 85

      Pages : 12-18

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Equilibrium and Kinetics of the Folding and Unfolding of Canine Milk Lysozyme2007

    • Author(s)
      Nakatani, H.
    • Journal Title

      Biochemistry (In press)

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Surprisingly high correlation between early and late stages in non-two-state protein folding2006

    • Author(s)
      Kamagata, K.
    • Journal Title

      J. Mol. Biol. 357

      Pages : 1647-1654

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] The equilibrium unfolding intermediate observed at pH 4 and its relationship with the kinetic folding intermediates in green fluorescent protein2006

    • Author(s)
      Enoki, S.
    • Journal Title

      J. Mol. Riol. 361

      Pages : 969-982

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] The allosteric transition of the chaperonin GroEL from Escherichia coli as studied by solution X-ray scattering2006

    • Author(s)
      Kuwajima, K.
    • Journal Title

      Macromol. Res. 14

      Pages : 166-172

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 蛋白質フォールディング速度と構造パラメータとの相関解析2006

    • Author(s)
      鎌形清人
    • Journal Title

      生物物理 46

      Pages : 144-149

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Characterization of kinetic folding intermediates of recombinant canine milk lysozyme by stopped-flow circular dichroism.2005

    • Author(s)
      Nakao, M.
    • Journal Title

      Biochemistry 44

      Pages : 6685-6692

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Characterization of archaeal group II chaperonin-ADP-metal fluoride complexes : implications that group II chaperonins operate as a "two-stroke engine".2005

    • Author(s)
      Iizuka, R.
    • Journal Title

      J.Biol.Chem. 280

      Pages : 40375-40383

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Helical and expanded conformation of equine β-lactoglobulin in the cold-denatured state.2005

    • Author(s)
      Yamada, Y.
    • Journal Title

      J.Mol.Biol. 350

      Pages : 338-348

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Atomically detailed description of the unfolding of α-lactalbumin by the combined use of experiments and simulations.2005

    • Author(s)
      Oroguchi, T.
    • Journal Title

      J.Mol.Biol. 354

      Pages : 164-172

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Oligomeric Hsp33 with enhanced chaperone activity : gel filtration, cross-linking, and small angle x-ray scattering (SAXS) analysis2004

    • Author(s)
      Akhtar, M.W.
    • Journal Title

      J.Biol.Chem. 279

      Pages : 55760-55769

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Acid denaturation and refolding of green fluorescent protein2004

    • Author(s)
      Enoki, S.
    • Journal Title

      Biochemistry 43

      Pages : 14238-14248

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Role of the helical protrusion in the conformational change and molecular chaperone activity of the archaeal group II chaperonin2004

    • Author(s)
      Iizuka, R.
    • Journal Title

      J.Biol.Chem. 279

      Pages : 18834-18839

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Phi value analysis of an allosteric transition of GroEL based on a single-pathway model2004

    • Author(s)
      Inobe, T.
    • Journal Title

      J.Mol.Biol. 339

      Pages : 199-205

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Unification of the Folding Mechanisms of Non-two-state and Two-state Proteins2004

    • Author(s)
      Kamagata, K.
    • Journal Title

      J.Mol.Biol. 339

      Pages : 951-965

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Localized nature of the transition-state structure in goat alpha-lactalbumin folding2004

    • Author(s)
      Saeki, K.
    • Journal Title

      J.Mol.Biol. 341

      Pages : 589-604

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Surprisingly high correlation between early and late stages in non-two-state protein folding : Experimental verification of the consistency principle.

    • Author(s)
      Kamagata, K.
    • Journal Title

      J.Mol.Biol. (印刷中)

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] The Allosteric Transition of the Chaperonin GroEL from Escherichia coli Studied by Solution X-ray Scattering.

    • Author(s)
      Kuwajima, K.
    • Journal Title

      Macromolecular Res. (印刷中)

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      2005 Annual Research Report
  • [Presentation] Molecular Mechanism of Protein Folding2007

    • Author(s)
      KUWAJiMA, Kunihiro
    • Organizer
      1st International Symposium on Nanomedicine-from Basic to Applications
    • Place of Presentation
      Okazaki,Aichi,Japan
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] The native and molten globule states of goat α-lactalbumin characterized by the NMR hvdroeen-exchanee technique2007

    • Author(s)
      NAKAMUR, A, Takashi
    • Organizer
      21st Symposium of the Protein Society
    • Place of Presentation
      Boston,U.S.A.
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Folding of Canine Milk Lysozyme: A Ca^<2+>-Binding Lysozyme2007

    • Author(s)
      KUWAJIMA, Kunihiro
    • Organizer
      The 7th KIAS-Soongsil Conference on Protein Structure and Function
    • Place of Presentation
      Seoul.Korea
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  • [Presentation] Human tear lipocalinの折れたたみ初期構造に及ぼすS-S結合除去の影響2007

    • Author(s)
      塚本 精一
    • Organizer
      第7回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター、仙台
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  • [Presentation] 水素/重水素NMR法によるヤギαラクトアルブミンの天然及びモルテン・グロビュール状態の構造解析2007

    • Author(s)
      中村 敬
    • Organizer
      第7回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター、仙台
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  • [Presentation] イヌ・ミルク・リゾチームのフォールディング1アンフォールディングの平衡論と速度論2007

    • Author(s)
      仲谷 博安
    • Organizer
      第7回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター、仙台
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  • [Presentation] グループII型シャペロニヒのサブユニット間協同性におけるhelical protrusionの機能2007

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      神前 太郎
    • Organizer
      第7回日本蛋白質科学会年会
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      仙台国際センター、仙台
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] β_2ミクログロブリンの酸変性と巻き戻り2007

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      向山 厚
    • Organizer
      第45回日本生物物理学会年会
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      パシフィコ横浜、横浜
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  • [Presentation] 水素/重水素NMR法によるヤギαラクトアルブミンの天然及びモルテン・グロビュール状態の構造解析2007

    • Author(s)
      中村 敬
    • Organizer
      第45回目本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜、横浜
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] シャペロニンGroELの第二のATP結合部位の同定2007

    • Author(s)
      高橋 一暢
    • Organizer
      第45回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜、横浜
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] プロリン残基を含まないスタフィロコッカル・ヌクレアーゼの変異体のアンフォールディング転移の解析2007

    • Author(s)
      中村 敬
    • Organizer
      第45回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜、横浜
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] ペプチドタグを用いたタンパク質の溶解度向上の変異解析2007

    • Author(s)
      加藤 淳
    • Organizer
      第45回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜、横浜
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 真性体および組換え体aラクトアルブミンの構造の安定性とダイナミクス2007

    • Author(s)
      桑島 邦博
    • Organizer
      平成19年度目本酪農科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      岐阜県岐阜市
    • Year and Date
      2007-08-24
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      2007 Annual Research Report
  • [Book] 生物物理ハンドブック2007

    • Author(s)
      桑島 邦博
    • Total Pages
      662
    • Publisher
      朝倉書店
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Book] バイオインフォマテイクス事典2006

    • Author(s)
      桑島 邦博(分担執筆)
    • Total Pages
      807
    • Publisher
      共立出版
    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL
      http://gagliano.ims.ac.JP/Welcome.html
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Publications] M.Arai: "Denaturation and reassembly of chaperonin GroEL studied by solution X-ray scattering."Protein Sci.. 12. 672-680 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] T.Inobe: "The Allosteric Transition of GroEL induced by Metal Fluoride-ADP Complexes."J.Mol.Biol.. 329. 121-134 (2003)

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  • [Publications] K.Kamagata: "Parallel folding pathway of proline-free staphylococcal nuclease studied by the stopped-flow double-jump method."Spectroscopy--Int.J.. 17. 203-212 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] M.Nakao: "Folding mechanism of canine milk lysozyme studied by circular dichroism and fluorescence spectroscopy."Spectroscopy--Int.J.. 17. 183-193 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] M.Arai: "Effects of the difference in the unfolded-state ensemble on the folding of Escherichia coil dihydrofolate reductase."J.Mol.Biol.. 329. 779-791 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] K.Kamagata: "Multiple parallel-pathway folding of proline-free staphylococcal nuclease."J.Mol.Biol.. 332. 1143-1153 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

URL :

Published : 2003-04-01   Modified : 2018-03-28  

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