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蛋白質生合成系の拡張と非天然アミノ酸の導入による蛋白質の有機化学的機能拡張

研究課題

研究課題/領域番号 11102003
研究種目

特別推進研究

配分区分補助金
審査区分 化学系
研究機関岡山大学

研究代表者

宍戸 昌彦  岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (60026268)

研究分担者 芳坂 貴弘  岡山大学, 工学部, 助手 (30263619)
篠原 寛明  岡山大学, 工学部, 助教授 (60178887)
研究期間 (年度) 1999 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
170,100千円 (直接経費: 159,000千円、間接経費: 11,100千円)
2002年度: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円)
2001年度: 24,700千円 (直接経費: 19,000千円、間接経費: 5,700千円)
2000年度: 61,000千円 (直接経費: 61,000千円)
1999年度: 61,000千円 (直接経費: 61,000千円)
キーワード非天然アミノ酸 / ペプチド核酸 / アミノアシル化 / 4塩基コドン / 非天然変異蛋白質 / ストレプトアビジン / 蛍光性アミノ酸 / セントラルドグマ / 細胞外生合成 / 4塩基ユドン / 5塩基ユドン / ランダム挿入削除変異法 / オキシペプチド核酸 / 人工機能蛋白質 / 蛋白質生合成
研究概要

(1)新種ペプチド核酸の作製
従来から側鎖に核酸塩基をもつδアミノ酸とそのペプチドを作成してきた。これらはDNAと相補対形成をすることを確認していた。今年度はより安定な相補対形成を目的として、5員環構造をもつ新種のペプチド核酸を作製した。その結果、DNAと安定な相補対を形成するものとRNAと安定な相補対を形成するものをそれぞれ見出すことができた。
(2)ペプチド核酸を用いた非天然アミノ酸のtRNAへの担持
ペプチド核酸の優れた相補対形成能を利用して、tRNAに任意のアミノ酸を結合させる系を構築した。すなわち、活性化したアミノ酸をN末端に結合したペプチド核酸、およびそのペプチド核酸とtRNAとの橋渡しをする相補鎖DNAとをtRNAに混合し、それらの3元複合体を形成させることによってアミノアシル化をさせることに成功した。その結果、任意のtRNAに任意の非天然アミノ酸を結合させることができるようになった。
(3)蛍光基と消光基の2種類の非天然アミノ酸がそれぞれ位置特異的に導入された変異蛋白質の作製
2種類の4塩基コドン、CGGTとGGGCとを用いて2種類の非天然アミノ酸をそれぞれ異なる位置に導入したストレプトアビジンを作製した。非天然アミノ酸として蛍光基と消光基を導入することにより、蛋白質分子内の電子移動を蛍光強度および蛍光寿命で追跡することができた。
(4)新規蛍光性非天然アミノ酸の開発
従来から種々の蛍光性非天然アミノ酸を合成し、それらの蛋白質導入を試みてきた。しかし、500nm以上の長波長側に蛍光を発するものについては導入に成功していなかった。今回、p-アミノフェニルアラニンの側鎖に結合する方法によって、相当かさ高い蛍光基でも蛋白質に導入できることが明らかになった。

報告書

(5件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (43件)

  • [文献書誌] S.Manabe, K.Sakamoto, Y.Nakahara, M.Sisido, T.Hohsaka, Y.Ito: "Preparation of Glycosylated Amino Acid Derivatives for Glycoprotein Synthesis by In Vitro Translation System"Bioorg.Med.Chem.. 10. 573-581 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Taki, T.Hohsaka, H.Murakami, K.Taira, M.Sisido: "Position-Specific Incorporation of a Fluorophore-Quencher Pair into a Single Streptavidin through Orthogonal Four-Base Codon/Anticodon Pairs"J.Am.Chem.Soc. 124(49). 14586-14589 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 宍戸昌彦: "合成生命体に向けたバイオ高分子化学からのアプローチ"高分子. 51(6). 438-441 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 村上裕, 芳坂貴弘, 宍戸昌彦: "新規変異タンパク質創出のためのランダム挿入削除変異法"Bioベンチャー. 2(4). 94-97 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hohsaka, M.Sisido: "Incorporation of non-natural amino acids into proteins"Curr. Opinion Chem. Biol.. 6. 809-815 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Sisido: "Biopolymers, Vol.8 (Eds. A.Steinbuechel and Fahnestock) Chapter 2. "proteins containing Nonnatural Amino Acids" pp.26-49"Wiley-VCH. (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Manabe, K.Sakamoto, Y.Nakahara, M.Sisido, T.Hohsaka, Y.Ito: "Preparation of Glycosylated Amino Acid Derivatives for Glycoprotein Synthesis by In Vitro Translation System"Bioorg.Med.Chem.. 10. 574-581 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Taki, T.Hohsaka, H.Murakami, K.Taira, M.Sisido: "Position-Specific Incorporation of a Fluorophore-Quencher Pair into a Single Streptavidin through Orthogonal Four-Base Codon/Anticodon Pairs"J.Am.Chem.Soc. 124(49). 14586-14589 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Sisido: "An approach towards synthetic microorganism from bio-polymer chemistry."High Polymers (in Japanese). 51(6). 439-441 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Murakami, T.Hohsaka, M.Sisido: "Random insertion-deletion mutagenesis for construction of a novel type of mutant protein library"Bioventure (in Japanese). 2(4). 94-97 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hohsaka, M.Sisido: "Incorporation of non-natural amino acids into proteins"Curr.Opinion Chem.Biol.. 6. 809-815 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Sisido: "Proteins containing Nonnatural Amino Acids"Biopolymers, Vol.8, (Eds. A.Steinbuechel and Fahnestock Wiley-VCH). Chapter 2. 26-49 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Manabe, K.Sakamoto, Y.Nakahara, M.Sisido, T.Hohsaka, Y.Ito: "Preparation of Glycosylated Amino Acid Derivatives for Glycoprotein Synthesis by In Vitro Translation System"Bioorg. Med. Chem.. 10. 573-581 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Taki, T.Hohsaka, H.Murakami, K.Taira, M.Sisido: "Position-Specific Incorporation of a Fluorophore-Quencher Pair into a Single Streptavidin through Orthogonal Four-Base Codon/Anticodon Pairs"J. Am. Chem. Soc. 124(49). 14586-14589 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 宍戸昌彦: "合成生命体に向けたバイオ高分子化学からのアプローチ"高分子. 51(6). 438-441 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 村上裕, 芳坂貴弘, 宍戸昌彦: "新規変異タンパク質創出のためのランダム挿入削除変異法"Bioベンチャー. 2(4). 94-97 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hohsaka, M.Sisido: "Incorporation of non-natural amino acids into proteins"Curr. Opinion Chem. Biol.. 6. 809-815 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Sisido: "Biopolymers, Vol.8 (Eds. A. Steinbuechel and Fahnestock) Chapter 2. "Proteins containing Nonnatural Amino Acids""Wiley-VCH. 26-49 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Murakami, et al.: "Deletion of Arbitrary Number of Bases for Codon-Based Random Mutation of DNAs"Nature Biotech.. 20. 76-81 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] N.Muranaka, et al.: "Photoswitching of PeroxidaseActivity by Position-Specific Incorporation of a Photoisomerizable Nonnatural Amino Acid into Horseradish Peroxidase"FEBS Lett.. 510. 10-12 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Sisido, T.Hohsaka: "Introduction of Specialty Functions by the Position-Specific Incorporation of Nonnatural Amino Acids into Proteins through Four-Base Codon/Anticodon Pairs"Appl. Microbiol. Biotechnol.. 57. 274-281 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Sasaki, et al.: "Photoinduced Electron Transfer on b-Sheet Cyclic Peptides"J. Phys. Chem. B. 105・42. 10416-10423 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Sisido, et al.: "Distance Dependence of Photoinduced Electron Transfer along a-Helical Polypeptides"J. Phys.Chem. B. 105・42. 10407-10415 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Taki, et al.: "A non-natural amino acid for efficient incorporation into proteins as a sensitive fluorescent probe"FEBS Lett.. 507・1. 35-38 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hohsaka, et al.: "Five-Base Codons for Incorporation of Nonnatuural Amino Acids into Proteins"Nucleic Acids Res.. 29・17. 3646-3651 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hohsaka, et al.: "Incorporation of Nonnatural Amino Acids into Proteins by Using Various Four-Base Codons in an E. coli in vitro Translation System"Biochemistry. 40・37. 11060-11064 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Shigeyasu, et al.: "Synthesis and DNA Binding Property of a Novel Peptide Nucleic Acid that Contains cis-4-Adeninyl-L-prolinol Unit"Chem. Lett.. 2001・7. 634-635 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kuwahara, et al.: "Hybridization between Oxy-Peptide Nucleic Acids and DNAs---Dependence of Hybrid Stabilities on the Chain-Lengths, Types of Base Pairs, and the Chain Directions---"J. Am. Chem. Soc.. 123・20. 4653-4658 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Sisido, M.Kuwahara: "Self-assembling Peptide Systems in Biology, Medicine and Engineering"Amalia Aggeli, Neville Boden, and Shuguang Zhang. 364 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Murakami,T.Hohsaka,Y.Ashizuka,K.Hashimoto,and M.Sisido: "Site-Directed Incorporation of Fluorescent Nonnatural Amine Acids into Streptavidin for Highly Sensitive Detection of Biotin"Biomacromolecules. 1(1). 118-125 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kanda,K.Takai,T.Hohsaka,M.Sisido,and H.Takaku: "Sense Codon-Dependent Introductioin of Unnatural Amino Acids into Multiple Sites of a Protein"Biochcm.Biophys.Res.Commun.. 270(3). 1136-1139 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Taki,H.Murakami,and M.Sisido: "A chiral Eu3+-thienoyltrifluoroacetone complex on an avidin tetramer : Luminescence and CD studies on the supramolecular protein-metal chelate complex"Chem.Commun. 2000(13). 1199-1200 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Shinohara,T.Kusaka,E.Yokota,R.Monden,and M.Sisido: "Electron Transferbetween Redox Enzymes and Electrodes through the Artificial Redox Proteins and its Application for Biosensors"Sensors and Actuators. B65. 144-146 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Sisido,S.Tokunaga,and T.Hohsaka: "Synthesis of Nonnatural mutants of λ-Cro repressor protein that contain an electron-accepting amino acid"Proc.Japan Acad.. B76(7). 92-96 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 宍戸昌彦: "非天然アミノ酸導入を可能にする遺伝子工学-タンパク質の機能拡張-"バイオサイエンスとバイオインダストリー. 58(9). 27-30 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 宍戸昌彦: "長田義仁 編、バイオミメティックスハンドブック、第17章「人工機能蛋白質」"エヌ・ティー・エス. 550 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Sisido: "Precision Polymers and Nano-Organized Systems, pp.213-216, "Molecular Design of Polypeptides and Proteins with Artificial Electron Transporting Functions","Kodansha,Tokyo. 350 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kuwahara,M.Arimitsu,M.Sisido: "Sequence-Specific Hybridization Between two Different Types of Peptide Nucleic Acids"Bull.Chem.Soc.Jpn.. 72・7. 1547-1552 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kuwahara,M.Arimitsu,M.Sisido: "Synthesis of 8-Amino Acids with an Ether Linkage in the Main Chain and Nucleobases on the Side chain"Tetrahedron. 55. 10067-10078 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 宍戸 昌彦: "人工光機能蛋白質"光化学. 30・1. 58-63 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Sisido,T.Hohsaka: "Extension of Protein Functions by the Incorporation of Nonnatural Amino Acids"Bull.Chem.Soc.Jpn.. 72・7. 1409-1425 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hohsaka,Y.Ashizuka,H.Sasaki,H.Murakami,M.Sisido: "Incorporation of two Different Nonnatural Amino Acids Independently into a Single Protein through Extension of the Genetic Codos"J.Am.Chem.Soc.. 121・51. 12194-12195 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H.Zhang,H.Shinohara,M.Sisido: "Selective Redox Reaction of a Hydrophobic Mediator on a Self-Assembly Monolayer Electrode"Electrochem.. 67・12. 1206-1208 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2018-03-28  

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