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タンパク質設計におけるモジュール構造の役割

研究課題

研究課題/領域番号 02404089
研究種目

一般研究(A)

配分区分補助金
研究分野 生体物性学
研究機関名古屋大学

研究代表者

郷 通子  名古屋大学, 理学部, 教授 (70037290)

研究分担者 小林 薫  名古屋大学, 理学部, 助手 (20225494)
野口 俊之  名古屋大学, 理学部, 助教授 (90172775)
研究期間 (年度) 1990 – 1991
研究課題ステータス 完了 (1991年度)
配分額 *注記
38,800千円 (直接経費: 38,800千円)
1991年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1990年度: 36,700千円 (直接経費: 36,700千円)
キーワードモジュール / タンパク質設計 / モジュールの酵素活性 / タンパク質高次構造 / 分子進化 / バルナーゼ / エクソン混成 / モジュ-ル / モジュ-ルのデ-タベ-ス / コンピュ-タ・グラフィックス
研究概要

タンパク質のモジュールの構造と機能を解析することにより、タンパク質の進化におけるモジュールの意義とイントロンの在存理由を解明すると同時に、タンパク質の高次溝造の設計原理の解明に寄与することを目的として、本研究は平成2年度と3年度に行われた。研究の主な部分は平成3年度までに終了したが、成果のとりまとめと公表にさらに1年を必要とした。平成4年度に研究成果の総括ととりまとめを行った。得られた研究成果の概要は以下の通りである。
本研究の対象としたタンパク質は、RNA分解酵素の一種バルナーゼRNAポリメラーゼ、原核生物由来の転写制御因子、葉緑体のリボ核タンパク質などである。バルナーゼは6個のモジュールにわけられた。水素結合はモジュールの内部に集中して存在し、モジュール間にはほとんど見られなかった。各モジュールを安定化するように水素結合が設計されていることが分かった。各モジュールを化学合成した。6個のモジュールのうち、3個のモジュール(M2,M3,M6)がRNA分解活性を示した。これはモジュールが機能を持つことを明らかにした最初の例であり、モジュールが原始的な触媒として、進化のプロセスで機能した可能性を明白にした。単独モジュールが溶液中で安定なコンフォメーションをとるかどうかを明らかにするために、モジュールM2、M3の溶液中構造を2次元NMRとdistance geometry法により決定した。切り離されたモジュールが天然のバルナーゼの2次構造と同様な構造をつくる傾向が明らかになった。さらに、バルナーゼ様領域がRNAポリメラーゼIIに存在することを発見し、この領域がRNA分解活性をもつことを予測した。転写制御因子の中に、ヘリックス・ターン・ヘリックス・モジュールが2または3回繰り返していることも明らかにした。以上のように当初の計画を上回る成果を得ることができた。

報告書

(3件)
  • 1991 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1990 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (48件)

  • [文献書誌] M.Go: "“Module Organization in Proteins and Exon Shuffling"" Evolution of Life eds.S.Osawa & T.Honjo(Springer-Verlag,Tokyo). 109-122 (1991)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Shirai: "“RNase-like domain in DNA-directed RNA Polymerase II"" Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.88. 9056-9060 (1991)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] L.Ye: "“Diversity of a ribonucleoprotein family in tabacco chloroplasts:two new chlotoplast ribonucleo-proteins and a phylogenetic tree of ten chloroplast RNA-binding domains" Nucle.Acids Res.19. 6485-6490 (1991)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Yoshikawa: "“Hydrogen bond network of cytochrome P450cam:A network connecting the heme group with helix k"" Biochim.Biophys.Acta. 1122. 41-44 (1992)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Go: "“Domains and Modules of Proteins"" J.Protein Chem. 11. 389-390 (1992)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Go: "“Module Structure of Prokaryotic and Eukaryotic Proteins"" Proceedings of the Conference on the Origin and Evolution of Prokaryotic and Eukaryotic Cells eds.H.Hartma & K.Matsuno(World-Scientific,Singapore). 359-373 (1992)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 郷 通子: "“タンパク質のモジュール構造と分子進化"" 生物物理. 32. 283-288 (1992)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yanagawa: "“Protein Anatomy:Functional Roles of Barnase Module"" J.Biol.Chem.

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Yoshida: "“Protein Anatomy:Spontaneous Formation of Filamentous Helical Structures from the N-Terminal Module of Barnase"" Biochemistry.

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Noguti: "“Localization of Hydrogen-bonds within Modules in Barnase"" Proteins.

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Ikura: "“Secondary Structural Features of Modules,M2 and M3,of Barnase in Solution by NMR Experiment and Distance Geometry Calculation"" Proteins.

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Go: "“Domains and Modules of Proteins"" Proceedings of the 9th International Conference of methods in Protein Sequence Analysis.

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Yura: "“Repeat of Helix-turn-helix module in DNA binding proteins""

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 郷 通子: "シリーズ分子生物学の進歩3蛋白質の機能溝造“第11章蛋白質のモジュール構造"" 日本分子生物学会編(丸善), 282 (1990)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 郷 通子: "新生化学実験講座第16巻分子進化実験法“第17章立体構造と分子進化"" 日本生化学学会編(東京化学同入), 511 (1993)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 郷 通子: "新生化学実験講座第16巻分子進化実験法“第18章エキソン混成による進化"" 日本生化学学会編(東京化学同入), 511 (1993)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Go: "Module Organization in Proteins and Exon Shuffling." in Evolution of Life, eds. S. Osawa & T. Honjo (Springer-Verlag, Tokyo). 109-122 (1991)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Shirai and M. Go: "RNase-like domain in DNA-directed RNA polymerase II." Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.88. 9056-9060 (1991)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] L. Ye, Y. Li, K. Fukami-Kobayashi, M. Go, T. Konishi, A. Watanabe and M. Sugiura: "Diversity of a ribonucleoprotein family in tabacco chloroplasts: two new chloroplast ribonucleoproteins and a phylogenetic tree of ten chloroplast RNA-binding domains." Nucle. Acids Res.19. 6485-6490 (1991)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Yoshikawa, T. Noguti, M. Tsujimura, H. Koga, T. Yasukochi, T. Horiuchi and M. Go: "Hydrogen bond network of cytochrome P450cam: A network connecting the heme group with helix K." Biochim. Biophys. Acta.1122. 41-44 (1992)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Go, M. Nosaka and S. Tomoda: "Domains and Modules of Proteins." J. Protein Chem.11. 389-390 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Go, and M.Mizutani: "Module Structure of Prokaryotic and Eukaryotic Proteins." Proceedings of the Conference on the Origin and Evolution of Prokaryotic and Eukaryotic Cells, eds. H. Hartman & K. Matsuno (World-Scientific, Singapore). 359-373 (1992)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Go: "Protein Module and Molecular Evolution." Biophysics. 32. 283-288 (1992)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Yanagawa, K. Yoshida, C. Torigoe, J.-S. Park, K. Sato, T. Shirai and M. Go: "Protein Anatomy: Functional Roles of Barnase Module." J. Biol. Chem.(1993)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Yoshida, T. Shibata, J. Masai, K. Sato, T. Noguti, M. Go and H. Yanagawa: "Protein Anatomy: Spontaneous Formation of Filamentous Helical Structures from the N-Terminal Module of Barnase." Biochemistry. (1993)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Noguti, H. Sakakibara and M. Go: "Localization of Hydrogen-bonds within Modules in Barnase." Proteins. (1993)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Ikura, N. Go, D. Kohda, F. Inagaki, H. Yanagawa, M. Kawabata, S. Kawabata, S. Iwanaga, T. Noguti and M. Go: "Secondary Structural Features of Modules, M2 and M3, of Barnase in Solution by NMR Experiment and Distance Geometry Calculation." Proteins. (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Go, M. Nosaka and S. Tomoda: "Domains and Modules of Proteins." Proceedings of the 9th International Conference of Methods in Protein Sequence Analysis. (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Yura, S. Tomoda and M. Go: "Repeat of Helix-turn-helix module in DNA binding proteins."

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Go: "Module Organization in Proteins." in Protein Function and Structure, Series of Adv. in Molecular Biology eds. K.Miura, et al. (Maruzen, Tokyo). Vol.3. 243-260 (1990)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Go: "Protein Conformation and Molecular Evolution." in Collection of Articles on Experiments in Biochemistry, ed. the Japanese Biochemical Society (Tokyo Kagaku Dozin, Tokyo). 3rd series, Vol.16. 273-284 (1993)

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    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Go: "Evolution by Exon Shuffling." in Collection of Articles on Experiments in Biochemistry, ed. the Japanese Biochemical Society (Tokyo Kagaku Dozin, Tokyo). 3rd series, Vol.16. 285-304 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tsuyoshi Shirai: "“RNaseーlike domain in DNAーdirected RNA Polymerase II"" Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.88. 9056-9060 (1991)

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      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Kenーichi Yoshikawa: "“Hydrogen bond network of cytochrome P450cam:A network connecting the heme group with helix K"" Biochem.Biophys.Acta.

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      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Yasumitsu Takagi: "“Evolutionary Origin of Thyroglobulin by Duplication of Esterase Gene"" FEBS LETTERS. 282. 17-22 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Kei Yura: "“New Types of βーturns in Globular Proteins""

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Kenーichi Takahashi: "“Protein module is a mechanically stable structural element""

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Kei Yura: "“Repeat of Helixーturnーhelix module in DNA binding proteins"

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Mitiko Go: "Evolution of Life“Module Organization in Proteins and Exon Shuffling"" eds.S.Osawa & T.Honjo(SpringerーVerlag), 460 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 野口 俊之: "タンパク質研究の最前線“タンパク質立体構造の多重性と柔らかさ"" 赤坂一之編(さんえい出版), 207 (1991)

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      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Yasumitsu Takagi: "Evolutionary Origin of Thyroglobulin by Duplication of Esterase Gene" FEBS LETTERS.

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      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Mitiko Go: "Domain and Module Structure in α/β ーBarrel of Tryptophan Synthase α Subunit" Proteins.

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      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Mitiko Go: "Protein Modules:Structural Characterization of Modules of Barnase in solution"

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Tosiyuki Noguti: "Hydrogenーbond network within and between modules in Barnase"

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      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Teikichi Ikura: "Threeーdimensional structures of modules,M2 and M3,of barnase in solution by NMR experiment and distance geometry calculation"

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Shirou Tomoda: "Prediction of Protein Modules from Amino Acid Sequences"

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Mitiko Go(ed.S.Osawa): "In Evolution of Life“Module Organization in Proteins and Exon Shuffling"" (SpringerーVerlag),

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Tosiyuki Noguti: "In Protein Engineering“Structural Basis of Hierarchical Multiple Substates of a Protein"" eds.M.Ikehara,T.Oshima and K.Titani(Japan Scientific Societies Press), 355 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書

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公開日: 1990-04-01   更新日: 2016-04-21  

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