生体酵素系に生成する感応性化学種の同定と機能解明

• 研究領域: 感応性化学種が拓く新物質科学
• 研究課題/領域番号: 24109017
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 井上 豪 大阪大学, 工学研究科, 教授 (20263204)
• 研究分担者: 中村 努 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (10357668) ; 松村 浩由 立命館大学, 生命科学部, 教授 (30324809)
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 84,240千円 (直接経費: 64,800千円、間接経費: 19,440千円); 2016年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2015年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2014年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2013年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2012年度: 46,800千円 (直接経費: 36,000千円、間接経費: 10,800千円)
• キーワード: チオレドキシンペルオキシダーゼ / 還元反応 / 酵素反応 / 反応中間体 / Ⅹ 線構造解析 / 中性子線解析 / Ⅹ線自由電子レーザー / SACLA / Ⅹ線構造解析 / 蛋白質 / X線 / ペルオキシレドキシン / スーパーオキシドディスムターゼ / 反応機構解明 / 中性子線構造解析

研究成果の概要

ペ ルオキレドキシン（Prx）は活性中心にCys残基を有し、過酸化水素を水に還元する過程で、超原子価硫黄を含むS-OH中間体を経る。S原子上にあるH原子の存在を中性子解析で実証する目的で、3種の超好熱古細菌由来Prx（ApPrx, PhPrx, TkPrx） について大型結晶の育成に取り組んだが、いずれもH原子の存在を実証できる高分解能データの収集には至らなかった。しかし、PhPrxにも同様の中間体が存在し、一般性が実証された。

一 方、活性種を研究する手法としてX線自由電子レーザーを用い、亜硝酸還元酵素NIRの完全酸化型の基質の結合様式から酸化還元に伴う構造変化に関する知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] A RuBisCO-mediated carbon metabolic pathway in methanogenic archaea (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Kono, S. Mehrotra, C. Endo, N. Kizu, M. Matsuda, H. Kimura, E. Mizohata, T. Inoue, T. Hasunuma, A. Yokota, H. Matsumura, H. Ashida
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 8 号: 1 ページ: 14007-14007
  • DOI: 10.1038/ncomms14007
  • NAID: 120005947453
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Protein crystallization with paper (2016)
  • 著者名/発表者名: Miki Matsuoka, Keisuke Kakinouchi, Hiroaki Adachi, Mihoko Maruyama, Shigeru Sugiyama, Satoshi Sano, Hiroshi Y. Yoshikawa, Yoshinori Takahashi, Masashi Yoshimura, Hiroyoshi Matsumura, Satoshi Murakami, Tsuyoshi Inoue, Yusuke Mori and Kazufumi Takano
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys., 巻: 55 ページ: 050302-050302
  • NAID: 210000146451
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Redox-coupled structural changes in nitrite reductase revealed by serial femtosecond and microfocus crystallography. (2016)
  • 著者名/発表者名: Fukuda Y, Tse KM, Suzuki M, Diederichs K, Hirata K, Nakane T, Sugahara M, Nango E, Tono K, Joti Y, Kameshima T, Song C, Hatsui T, Yabashi M, Nureki O, Matsumura H, Inoue T, Iwata S, Mizohata E.
  • 雑誌名: J. Biochem 巻: 未定 号: 5 ページ: 527-538
  • DOI: 10.1093/jb/mvv133
  • NAID: 40020833586
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A crystallization technique for obtaining large protein crystals with increased mechanical stability using agarose gel combined with a stirring technique (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Maruyama, Y. Hayashi, H. Y. Yoshikawa, S. Okada, H. Koizumi, M. Tachibana, S. Sugiyama, H. Adachi, H. Matsumura, T. Inoue, K. Takano, S. Murakami, M. Yoshimura, Y. Mori
  • 雑誌名: J. Crystal Growth 巻: 452 ページ: 172-178
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2015.11.008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Promotion of protein crystal growth by actively switching crystal growth mode via femtosecond laser ablation (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Tominaga, M. Maruyama, M. Yoshimura, H. Koizumi, M. Tachibana, S. Sugiyama, H. Adachi, K. Tsukamoto, H. Matsumura, K. Takano, S. Murakami, T. Inoue, H. Y. Yoshikawa, Y. Mori
  • 雑誌名: Nature Photonics 巻: 10 号: 11 ページ: 723-726
  • DOI: 10.1038/nphoton.2016.202
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epiregulin Recognition Mechanisms by Anti-epiregulin Antibody 9E5: STRUCTURAL, FUNCTIONAL, AND MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION ANALYSES. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kado Y1, Mizohata E2, Nagatoishi S3, Iijima M4, Shinoda K4, Miyafusa T3, Nakayama T2, Yoshizumi T2, Sugiyama A4, Kawamura T4, Lee YH4, Matsumura H2, Doi H4, Fujitani H4, Kodama T4, Shibasaki Y4, Tsumoto K5, Inoue T6.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 291 号: 5 ページ: 2319-2330
  • DOI: 10.1074/jbc.m115.656009
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Redox-coupled proton transfer mechanism in nitrite reductase revealed by femtosecond crystallography. (2016)
  • 著者名/発表者名: Fukuda Y, Tse KM, Nakane T, Nakatsu T, Suzuki M, Sugahara M, Inoue S, Masuda T, Yumoto F, Matsugaki N, Nango E, Tono K, Joti Y, Kameshima T, Song C, Hatsui T, Yabashi M, Nureki O, Murphy ME, Inoue T, Iwata S, Mizohata E.
  • 雑誌名: PNAS 巻: 113 号: 11 ページ: 2828-2933
  • DOI: 10.1073/pnas.1517770113
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Insights into unknown foreign ligand in copper nitrite reductase (2015)
  • 著者名/発表者名: Yohta Fukuda, Tse Ka Man, Yuji Kado, Eiichi Mizohata, Hiroyoshi Matsumura, Tsuyoshi Inoue
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun., 巻: 464（２） 号: 2 ページ: 622-628
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.07.025
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure-based design and synthesis of a bivalent iminobiotin analog showing strong affinity toward a low immunogenic streptavidin mutant. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawato T, Mizohata E, Shimizu Y, Meshizuka T, Yamamoto T, Takasu N, Matsuoka M, Matsumura H, Kodama T, Kanai M, Doi H, Inoue T, Sugiyama A
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 巻: 79 号: 4 ページ: 640-642
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.991692
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Grease matrix as a versatile carrier of proteins for serial crystallography. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sugahara, M.; Mizohata, E.; Nango, E.; Suzuki, M.; Tanaka, T.; Masuda, T.; Tanaka, R.; Shimamura, T.; Tanaka, Y.; Suno, C.; Ihara, K.; Pan, D.; Kakinouchi, K.; Sugiyama, S.; Murata, M.; Inoue, T.; Tono, K.; Song, C.; Park, J.; Kameshima, T.; Hatsui, T.; Joti, Y.; Yabashi, M.; Iwata, S
  • 雑誌名: Nature Methods, 巻: 12 ページ: 61-63
  • NAID: 120005682565
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure-based design of a streptavidin mutant specific for an artificial biotin analogue. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawato, T.; Mizohata, E.; Shimizu, Y.; Meshizuka, T.; Yamamoto, T. Takasu, N.; Matsuoka, M.; Matsumura, H.; Kodama, T.; Kanai, M.; Doi, H.; Inoue, T.; Sugiyama, A.
  • 雑誌名: J. of Biochemistry 巻: 1 号: 6 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1093/jb/mvv004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crystal structure of streptavidin mutant with low immunogenicity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawato T, Mizohata E, Meshizuka T, Doi H, Kawamura T, Matsumura H, Yumura K, Tsumoto K, Kodama T, Inoue T & Sugiyama A.
  • 雑誌名: J Biosci Bioeng. 巻: 119(6) 号: 6 ページ: 642-647
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2014.10.025
  • NAID: 110009970751
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural features of interfacial tyrosine residue in ROBO1 fibronectin domain-antibody complex: Crystallographic, thermodynamic, and molecular dynamic analyses. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, T.; Mizohata, E.; Yamashita, T.; Nagatoishi, S.; Nakakido, M.; Iwanari, H.; Mochizuki, Y.; Kado, Y.; Yokota, Y.; Satoh, R.; Tsumoto, K.; Fujitani, H.; Kodama, T.; Hamakubo, T.; Inoue T
  • 雑誌名: Protein Science, 巻: 24 ページ: 328-340
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural insights into the function of a thermostable copper-containing nitrite reductase (2014)
  • 著者名/発表者名: Y Fukuda, et al.
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 155 号: 2 ページ: 123-135
  • DOI: 10.1093/jb/mvt107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Jumonji/Arid1b (Jarid1b) protein modulates human esophageal cancer cell growth. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kano, Y., Konno, M., Ohta, K., Haraguchi, N., Nishikawa, S., Kagawa, Y., Hamabe, A., Hasegawa, S., Ogawa, H., Fukusumi, T., Noguchi, Y., Ozaki, M., Kudo, T., Sakai, D., Satoh, T., Ishii, M., Mizohata, E., Inoue, T., Mori, M., Doki, Y., Ishii, H.
  • 雑誌名: Mol．Clin. Oncol. 巻: 1 号: 4 ページ: 753-757
  • DOI: 10.3892/mco.2013.127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of poly(γ-glutamic acid) monolith by thermally induced phase separation and its application (2013)
  • 著者名/発表者名: S. B. Park, T Fujimoto, E Mizohata, T Inoue, M.- H. Sung, and H. Uyama
  • 雑誌名: J. Microbiol. Biotechnol. 23 巻: 23 ページ: 942-952
  • DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2013.11.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of peroxiredoxin from anaerobic hyperthermophilic archaeon Pyrococcus horikoshii (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura*, A. Mori, M. Niiyama, H. Matsumura, C. Tokuyama, J. Morita, K. Uegaki and T. Inoue
  • 雑誌名: Acta. Cryst. 巻: F69 号: 7 ページ: 719-722
  • DOI: 10.1107/s1744309113014036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression, purification, crystallization and preliminary crystallographic analysis of spermidine acetyltransferase from Escherichia coli. (2013)
  • 著者名/発表者名: Niiyama, M. et al.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr. Sect. F Struct. Biol. Cryst. Commun. 巻: 69 号: 8 ページ: 884-887
  • DOI: 10.1107/s1744309113017132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression, purification, crystallization and preliminary crystallographic study of FtsA from methicillin-resistant Staphylococcus aureus (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Fujita, Y. Miyazaki, M. Hirose, C. Nagao, E. Mizohata, Y. Matsumoto, K. Mizuguchi, T. Inoue, and H. Matsumura
  • 雑誌名: Acta. Cryst. 巻: F69 号: 8 ページ: 895-898
  • DOI: 10.1107/s1744309113017727
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeting BIG3-PHB2 interaction to overcome tamoxifen resistance in breast cancer cells (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshimaru, M. Komatsu, T. Matsuo, Y.-A. Chen, Y. Murakami, K. Mizuguchi, E. Mizohata, T. Inoue, M. Akiyama, R. Yamaguchi, S. Imoto, S. Miyano, Y. Miyoshi, M. Sasa, Y. Nakamura, and T. Katagiri
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 号: 1 ページ: 2433-2433
  • DOI: 10.1038/ncomms3443
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction and characterization of functional anti-epiregulin humanized monoclonal antibodies (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.-H. Lee, M. Iijima, Y. Kado, T. Inoue, A. Sugiyama, H. Doi, Y. Shibasaki, T. Kodama
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun 巻: 441 号: 4 ページ: 1011-1017
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.11.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of the human-heart fatty-acid-binding protein 3 in complex with the fluorescent probe 1-anilinonaphthalene-8-sulphonic acid (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Hirose, S. Sugiyama, M. Niiyama, D. Matsuoka, T. Hara, E. Mizohata, S. Murakami, T. Inoue, S. Matsuoka, and M. Murata
  • 雑誌名: 10.1107/S0909049513021298 巻: 20 ページ: 923-928
  • 査読あり
• [雑誌論文] C(sp3)-H Bond Hydroxylation Catalyzed by Myoglobin Reconstituted with Manganese Porphycene (2013)
  • 著者名/発表者名: Koji Oohora, Yushi Kihira, Eiichi Mizohata, Tsuyoshi Inoue, Takashi Hayashi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 号: 46 ページ: 17282-17285
  • DOI: 10.1021/ja409404k
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structure of rice Rubisco and implications for activation (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyoshi Matsumura
  • 雑誌名: J. Mol. Biol., 巻: 422(1) 号: 1 ページ: 75-86
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2012.05.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatially precise, soft microseeding of single protein crystalsby femtosecond laser ablation (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yoshikawa
  • 雑誌名: Cryst. Growth Des., 巻: 12(9) 号: 9 ページ: 4334-4339
  • DOI: 10.1021/cg300018t
  • 査読あり
• [学会発表] The molecular design of a mutant streptavidin with high specificity for only an artificial biotin derivative (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Inoue, Tatsuya Kawato, Eiichi Mizohata, Yohei Shimizu, Tomohiro Meshizuka, Tomohiro Yamamoto, Noriaki Takasu, Masahiro Matsuoka, Tatsuhiko Kodama, Motomu Kanai, Hirofumi Doi, Akira Sugiyama
  • 学会等名: 11th Pure and Applied Chemistry International Conference 2017 (PACCON 2017)
  • 発表場所: CENTRA GOVERNMENT COMPLEX HOTEL & CONVENTION CENTRE CHAENG WATTHANA, Bangkok
  • 年月日: 2017-02-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Structural Bioinorganic Chemistry of Copper Enzymes (2016)
  • 著者名/発表者名: Yohta Fukuda, Eiichi Mizohata, Tsuyoshi Inoue
  • 学会等名: The 4th International Symposium for Young Chemists on Stimuli-Responsive Chemical Species for the Creation of Functional Molecules
  • 発表場所: 大阪大学吹田キャンパス 工学研究科 サントリーメモリアルホール（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 中性子用大型良質タンパク質結晶育成を目指して (2016)
  • 著者名/発表者名: 安達宏昭、岡田詩乃、杉山成、丸山美帆子、高野和文、吉川洋史、村上聡、松村浩由、井上豪、森勇介
  • 学会等名: 日本結晶学会平成28年度年会
  • 発表場所: 茨城県立県民文化センター（茨城県・水戸市）
  • 年月日: 2016-11-17
• [学会発表] SACLA が解明した銅含有亜硝酸還元酵素の常温無損傷構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 溝端 栄一
  • 学会等名: 第16回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2016-06-07
• [学会発表] エピレギュリン－抗体複合体構造解析に基づく分子認識機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 門 祐示、溝端 栄一、長門石 曉、 飯嶋 真理子、篠田 恵子、宮房 孝光、 中山 泰亮、吉住 拓真、杉山 暁、 川村 猛、Lee Yougn-Hun、松村 浩由 、土居 洋文、児玉 龍彦、柴崎 芳一、津本 浩平、井上 豪
  • 学会等名: 第16回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2016-06-07
• [学会発表] 親和性向上を目的とした抗ROBO1 scFv の変異体解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 由井 杏奈、工藤 翔太、秋葉 宏樹、中木戸 誠、長門石 曉、井上 豪、浜窪 隆雄、津本 浩平
  • 学会等名: 第16回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2016-06-07
• [学会発表] Growth of High-Quality and Large Protein Crystals for Neutron Crystallography (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyoshi Matsumura
  • 学会等名: 感応性化学種が拓く新物質科学 第１回国際シンポジウム
  • 発表場所: メルパルク広島
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] Hypervalent Intermediate Observed during Oxidation of Peroxiredoxin from an Aerobic Hyperthermophilic Archaeon Aeropyrum pernix K1 (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Inoue
  • 学会等名: 感応性化学種が拓く新物質科学 第１回国際シンポジウム
  • 発表場所: メルパルク広島
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] Crystal structure of Archaeal Peroxiredoxin from an Anaerobic Hyperthermophilic Archaeon Pyrococcus horikoshii (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Nakamura
  • 学会等名: 感応性化学種が拓く新物質科学 第１回国際シンポジウム
  • 発表場所: メルパルク広島
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] 嫌気性古細菌由来ペルオキシレドキシンの結晶化と構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村 努
  • 学会等名: 第12 回 産総研・産技連LS-BT 合同研究発表会
  • 発表場所: 産総研つくばセンター
  • 年月日: 2013-02-05
• [学会発表] 生体酵素系に生成する感応性化学種の同定と機能解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上 豪
  • 学会等名: 感応性化学種が拓く新物質科学 第１回公開シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学・宇治おうばくプラザ・きはだホール
• [備考] 井上豪Home Page
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~inoue-tken/ja/staffs/inoue/index.html
• [備考] Hiroyoshi Matsumura (松村 浩由) Homepage
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~inoue-tken/ja/staffs/matsumura/
• [備考] 中村努Home Page
  • URL: http://unit.aist.go.jp/hri/group/bmd-rg/member/nakamura.htm