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進化的手法によるPCR用耐熱ポリメラーゼの創製

研究課題

研究課題/領域番号 09558081
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 構造生物化学
研究機関東京薬科大学

研究代表者

大島 泰郎  東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (60167301)

研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
11,800千円 (直接経費: 11,800千円)
1999年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
1998年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
1997年度: 4,900千円 (直接経費: 4,900千円)
キーワードイソプロピルリンゴ酸デヒドロゲナーゼ / RNAポリメラーゼ / Tagポリメラーゼ / 進化分子工学 / 低温適応 / Taqポリメラーゼ / 高度好熱菌 / PCR / 耐熱酵素 / 実験室内進化 / Thermus thermophilus / 進化的分子工学 / leuB
研究概要

遺伝子工学手法を用いて実験室内進化の系を考案し、モデル酵素タンパク質、さらに平行して最終目的であるDNA関連酵素を改変し、高活性でかつ耐熱性の酵素を創製することを目的に、高度好熱性細菌の酵素を常温適応させること、逆に常温酵素を進化的に耐熱化することを試みた。すでに昨年成功したように、高度好熱菌Thermus thermophilusのイソプロピルリンゴ酸デヒドロゲナーゼをモデル酵素として常温に適応させると、ある場合には高い耐熱性を維持したまま、常温での活性が著しく改善できることが分かった。今年度はさらに多くの高活性、高安定な変異体の分種に成功した。その機構を探るために、タンパク質工学的な研究を展開した。すなわち、得られた変異体の変異部位を他のアミノ酸残基に置換し、側鎖の置換の効果を解析した。同様な手法を用いて、RNAポリメラーゼの改良を試みている。目的遺伝子を高度好熱菌の主染色体に組み込み、RNAポリメラーゼ用のプロモーターの下にマーカー遺伝子をつなぐ系を試みているが、その改良として同一プラスミド上に両者を乗せる系を開発した。現在も探索中である。同様にPCRに用いられているTaqポリメラーゼの改良も試みている。同酵素をコードする遺伝子を保持する大腸菌用いてランダムライブラリーを作りの分断し、その中から特定の活性を保持している変異体をスクリーニングしている。今なお、条件を検討中である。

報告書

(4件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (30件)

  • [文献書誌] A.CHIBA et al.: "Coenzyme Activity of NAD Analogs for 3-Isopropylmalate Dehydrogenase from Thermus thermophilus HB8."Biosci. Biotechnol. Biochem.. 63(9). 1647-1649 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Nathaniel et al.: "Structural Conservation of the Isolated Zinc Site in Archaeal Zinc-containing Ferredoxins as Revealed by X-ray Absorption Spectroscopic Analysis and Its Evolutionary Implications."J.Biol. Chem.. 274(33). 23160-23168 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.CHIBA et al.: "Synthetic and Mechanistic Studies of(2R,3S)-3-Vinylmalic Acid as a Mechanism-Based Inhibitor of 3-Isopropylmalate Dehydrogenase."J.Org. Chem.. 64(17). 6159-6165 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.AKANUMA et al.: "Further Improvement of the Thermal Stability of a Partially Stabilized Bacillus subtilis 3-Isopropylmalate Dehydrogenase Variant by Random and Site-Directed"Eur. J.Biochem.. 260. 499-504 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.MOTONO et al.: "Urea-Induced Unfolding and Conformational Stability of 3N-Isopropylmalate Dehydrogenase from the Thermophile Thermus thermophilus and Its Mesophilic counterpart from escherichia coli."Biochemistry. 38{4}. 1332-1337 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.IWASAKI et al.: "Respiratory Complex II from the Thermophilic Archaeon, Sulfolobus sp.Strain 7 : Genes and Protein."in "Flavins and Flavoproteins 1999" (eds. by S.Ghisla et al.) Rudolf Weber, Berlin. 779-786

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.CHIBA et al.: "Coenzyme Activity of NAD Analogs for 3-Isopropylmalate Dehydrogenase from Thermus thermophilus HB8."Biosci.Biotechnol.Biochem.. 63(9). 1647-1649 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Nathaniel et al.: "Structural Conservation of the Isolated Zinc Site in Archaeal Zinc-containing Ferredoxins as Revealed by X-ray Absorption Spectroscopic Analysis and Its Evolutionary Implications."J.Biol.Chem.. 274(33). 23160-23168 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.AKANUMA et al.: "Further Improvement of the Thermal Stability of a Partially Stabilized Bacillus subtilis 3-Isopropylmalate Dehydrogenase Variant by Random and Site-Directed Mutagenesis."Eur.J.Biochem.. 260. 499-504 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.MOTONO et al.: "Urea-Induced Unfolding and Conformational Stability of 3N-Isopropylmalate Dehydrogenase from the Thermophile Thermus thermophilus and Its Mesophilic counterpart from escherichia coli."Biochemistry. 38{4}. 1332-1337 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.CHIBA et al.: "Synthetic and Mechanistic Studies of (2R, 3S)-3-Vinylmalic Acid as a Mechanism-Based Inhibitor of 3-Isopropylmalate Dehydrogenase."J.Org.Chem.. 64(17). 6159-6165 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.CHIBA et al.: "Coenzyme Activity of NAD Analogs for 3-Isopropylmalate Dehydrogenase from Thermus thermophilus HB8"Biosci.Biotechnol. Biochem.. 63(9). 1647-1649 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] J.Nathaniel et al.: "Structural Conservation of the Isolated Zinc Site in Archaeal Zinc-containing Ferredoxins as Revealed by X-ray Absorption Spectroscopic Analysis and Its Evolutionary Im;lications"J.Biol.Chem. 274(33). 23160-23168 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] A.CHIBA et al.: "Synthetic and Mechanistic Studies of (2R,3S)-3-Vinylmalic Acid as a Mechanism-Based Inhibitor of 3-Isopropylmalate Dehydrogenase"J.Org.Chem. 64(17). 6159-6165 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] S.AKANUMA et al.: "Further Improvement of the Thermal Stability of a Partially Stabilized Bacillus subtilis 3-Isopropylmalate Dehydrogenase Variant by Random and Site-Directed"Eur.J.Biochem. 260. 499-504 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] C.MOTONO et al.: "Urea-Induced Unfolding and Conformational Stability of 3N-Isopropylmalate Dehydrogenase from the Thermophile Thermus thermophilus and Its Mesophilic counterpart from escherichaia coli"Biochemistry. 38{4}. 1332-1337 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Akanuma, S.: "Serial increase in the thermal stability of 3-isopropylmalate dehydrogenase from Bacillus subtilis by experimental evolution." Protein Sci.7. 698-705 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Tamakoshi, M.: "The organization of the leuC, leuD and leuB genes of the extreme thermophile The rmus thermophilus." Gene. 222. 125-132 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Aosima, M.: "Stabilization of Escherichia coli isopropylmalate dehydrogenase by single amino acid substitution." Protein Eng.10. 1505-1513 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Qu, C.: "A mutation at the interface between domains causes rearrangement of domains in 3-isopropylmalate dehydrogenase." Protein Eng.10. 45-52 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Suzuki, T.: "Screening of a mutant plasmid with high expression efficiency of GC-rich leuB ge ne of an extreme thermophile, Thermus thermophilus, in Eschericha coli." J, Biochem. 121. 1031-1034 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Tamakoshi, M.: "A new Thermus-Escherichia coli shuttle integration vector system." Journal of Bact. 179. 4811-4819 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] M.TAMAKOSHI, et al.: "A New Thermus-Escherichia coli Shuttle Integration Vector System." J.Bacteriol.,. 179〔15〕. 4811-4814 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] M.ISHIDA, et al.: "Highly efficient production of enzymes of an extreme thermophile,Thermus thermophilus:A practical method to overexpress GC-rich genes in Escherichia coli." Extremephiles,. 1〔3〕. 157-162 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] C.Qu, et al.: "A mutation at the interface between domains causes rearrangement of fomains in 3-isopropylmalate dehydrogenase." Protein Eng.10〔1〕. 45-52 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] A.CHIBA, et al.: "Synthesis of Conformationally Restricted Substrate Analogs and Their Interaction with 3-Isopropylmalate Dehydrogenase Derived from Thermus thermophilus." Tetahedron,. 53〔10〕. 3537-3844 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] G.WALLON, et al.: "Purification.catalytic properties and thermostability of 3-isopropylmalate dehydrogenase from Escherichia coli." Biochim.Biophys.Acta,. 1337. 105-112 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] G.WALLON, et al.: "Crystal structure of Escherichia coli and Salmonella typhimurium 3-isopropylmalate dehydrogenase and comparison with their thermophilic counterpart from Thermus thermophilus." J.Mol.Biol.,. 266(5). 1016-1031 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T.SUZUKI, et al.: "Screening of a mutant plasmid with high expression Efficiency of GC-rich leuB gene of an extreme thermophile,Thermus thermophilus,in Escherichia coli." J.Biochem.,. 121〔6〕. 1031-1034 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T.SUZUKI, et al.: "Molecular and Phylogenetic Characterization of Isopropylmalate Dehydrogenase of a Thermoacidophilic archaeon,Sulfolobus sp.Strain7." J.Bacteriol.,. 179〔4〕. 1174-1179 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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