Elucidation of biological functions of LEA proteins as a desiccation protectant and their industrial application

• Project/Area Number: 24370065
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Biophysics
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: SAKURAI Minoru 東京工業大学, バイオ研究基盤支援総合センター, 教授 (50162342)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): KIKAWADA Takahiro 独立行政法人農業生物資源研究所, 乾燥耐性研究ユニット, 主任研究員 (60414900) ; SHIRAKASHI Ryo 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (80292754)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000); Fiscal Year 2014: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2013: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2012: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
• Keywords: LEAタンパク質 / LEAペプチド / 乾燥耐性 / リポソームの融合 / タンパク質の凝集 / MDシミュレーション / アミロイド凝集 / ペプチド / リン脂質二重膜 / ラクトースデヒドロゲナーゼ / タンパク質凝集 / 水 / リポソーム / トレハロース

Outline of Final Research Achievements

We investigated biological functions of a LEA peptide that has two tandem repeat of the 11-mer motif characteristic of late embryogenesis abundant protein found in anhydrobitic organisms. It was shown that this peptide acts well as a desiccation protectant: it can suppress desiccation-induced protein aggregation and liposome fusion.

Research Products

• [Journal Article] Group 3 LEA protein model peptides protect liposomes during desiccation (2014)
  • Author(s): Takao Furuki, Minoru Sakurai
  • Journal Title: Biochim. Biophys. Acta Volume: 1838 Issue: 11 Pages: 2757-2766
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2014.07.009
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] MDシミュレーションを用いたG3LEAモデルペプチドとタンパク質の相互作用の解析 (2014)
  • Author(s): 臼井慎、古木隆生、古田忠臣、櫻井実
  • Journal Title: 低音生物工学会誌 Volume: 60 Pages: 89-92
  • NAID: 110009878791
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] グループ3LEAタンパク質のモデルペプチドによるリポソームの乾燥融合防止効果 (2014)
  • Author(s): 古木隆生、櫻井実
  • Journal Title: 低温生物工学会誌 Volume: 60 Pages: 93-97
  • NAID: 110009878792
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] An abundant LEA protein in the anhydrobiotic midge, PvLEA4, acts as a molecular shield by limiting growth of aggregating protein particles (2013)
  • Author(s): R. Hatanaka, Y. Hagiwara-Komoda, T. Furuki, Y. Kanamori, M. Fujita, R. Cornette, M. Sakurai, T. Okuda, T. Kikawada
  • Journal Title: Insect Biochem. Mol. Biol. Volume: 43 Pages: 1055-1067
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] グループ３LEAタンパク質のモデルペプチドによるリポソームの乾燥誘導凝集抑制 (2013)
  • Author(s): 古木隆生、櫻井実
  • Journal Title: 低温生物工学会誌 Volume: 59 Pages: 127-131
  • NAID: 110009662028
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Group3LEAペプチドのタンパク質凝集抑制メカニズムに関する実験的研究 (2013)
  • Author(s): 山川賢太郎，古木隆生，古田忠臣，畑中理恵，黄川田隆洋，丹羽達也，田口英樹，古澤宏幸，岡畑恵雄，櫻井 実
  • Journal Title: 低温生物工学会誌 Volume: 59 Pages: 95-99
  • NAID: 110009662022
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Group3LEAペプチドのタンパク質凝集抑制メカニズムに関する計算化学的研究 (2013)
  • Author(s): 山川賢太郎，古木隆生，古田忠臣，櫻井実
  • Journal Title: 低温生物工学会誌 Volume: 59 Pages: 101-105
  • NAID: 110009662023
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of Group 3 LEA protein model peptides on desiccation-induced protein aggregation (2012)
  • Author(s): Furuki T, Shimizu T, Chakrabortee S, Yamakawa K, Hatanaka R, Takahashi T, Kikawada T, Okuda T, Mihara H, Tunnacliffe A, Sakurai M
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta-Proteins & Proteomics Volume: 1824 Issue: 7 Pages: 891-897
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2012.04.013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] トレハロースと水の相互作用が織りなす細胞保護機能 (2012)
  • Author(s): 櫻井実
  • Journal Title: 低温生物工学会誌 Volume: 58 Pages: 41-51
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Protective effect of model peptide for group-3 late embryogenesis abund (2012)
  • Author(s): T. Furuki, M. Sakurai
  • Journal Title: 低温生物工学会誌 Volume: 58 Pages: 153-157
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Protective effect of model peptide for group-3 late embryogenesis abundant proteins on desiccation -induced damage of liposomes (2012)
  • Author(s): 渡部貴大、古木隆生、白樫了、櫻井実
  • Journal Title: 低温生物工学会誌 Volume: 58 Pages: 165-168
  • NAID: 110009612929
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 天然変性タンパク質としてのグループ３LEAモデルペプチドの役割 -乾燥に伴うリポソームの融合を防止する効果- (2014)
  • Author(s): 古木 隆生, 櫻井 実
  • Organizer: 第52回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] 分子動力学シミュレーションを用いたGroup3LEAペプチドとタンパク質の相互作用の解析 (2014)
  • Author(s): 臼井 慎、古木隆生、古田忠臣、櫻井 実
  • Organizer: 第59回低温生物工学会
  • Place of Presentation: 九州大学 国際ホール(箱崎キャンパス)
  • Year and Date: 2014-06-28 – 2014-06-29
• [Presentation] 粒径分布から見るLEAモデルペプチドによるリポソームの乾燥融合防止効果 (2014)
  • Author(s): 古木隆生、櫻井 実
  • Organizer: 第59回低温生物工学会
  • Place of Presentation: 九州大学 国際ホール(箱崎キャンパス)
  • Year and Date: 2014-06-28 – 2014-06-29
• [Presentation] グループ３LEAタンパク質のモデルペプチドによるリポソームの乾燥誘導凝集抑制 (2013)
  • Author(s): 古木隆生、櫻井実
  • Organizer: 第58回低温生物工学会
  • Place of Presentation: 関西大学
• [Presentation] Group3LEAペプチドのタンパク質凝集抑制メカニズムに関する実験的研究 (2013)
  • Author(s): 山川賢太郎，古木隆生，古田忠臣，畑中理恵，黄川田隆洋，丹羽達也，田口英樹，古澤宏幸，岡畑恵雄，櫻井 実
  • Organizer: 第58回低温生物工学会
  • Place of Presentation: 関西大学
• [Presentation] Group3LEAペプチドのタンパク質凝集抑制メカニズムに関する計算化学的研究 (2013)
  • Author(s): 山川賢太郎，古木隆生，古田忠臣，櫻井実
  • Organizer: 第58回低温生物工学会
  • Place of Presentation: 関西大学
• [Presentation] Effects of model peptides for late embryogenesis abundant (LEA) proteins on the thermal properties of liposomes (2012)
  • Author(s): T. Furuki, M. Sakurai
  • Organizer: 第50回日本生物物理学会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2012-09-22
• [Presentation] Measurement of the association constant of a G3LEA protein or its model peptide with lysozyme in aqueous solution. (2012)
  • Author(s): K. Yamakawa, T. Furuki, R. Hatanaka, H. Furusawa, T. Kikawada, Y. Okahata, A. Tunnacliffe, M. Sakurai
  • Organizer: 第50回日本生物物理学会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2012-09-22
• [Presentation] LEAペプチドによる巨大リボソームの乾燥保存の試みと分子メカニズムの考察 (2012)
  • Author(s): 渡部貴大、古木隆生、白樫了、櫻井実
  • Organizer: 第57回低温生物工学会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2012-06-01
• [Presentation] ゲル・液晶転移から見るリボソームとグループ3LEAタンパク質のモデルペプチドの相互作用 (2012)
  • Author(s): 古木隆生、櫻井実
  • Organizer: 第57回低温生物工学会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2012-05-31
• [Presentation] Structural and Functional Studies on Model Peptides for Group-3 Late Embryogenesis Abundant Proteins (2012)
  • Author(s): T. Furuki, M. Sakurai
  • Organizer: 第57回低温生物工学会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場(招待講演)
  • Year and Date: 2012-05-31
• [Patent(Industrial Property Rights)] 細胞の乾燥保護剤 (2012)
  • Inventor(s): 櫻井実、古木隆生、渡部貴大、白樫了
  • Industrial Property Rights Holder: 東京工業大学
  • Industrial Property Number: 2012-117616
  • Filing Date: 2012-05-23