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マルチスパン膜タンパク質の構造形成原理の解明

研究課題

研究課題/領域番号 11480168
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造生物化学
研究機関九州大学

研究代表者

阪口 雅郎  九州大学, 大学院・医学研究院, 助教授 (30205736)

研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
15,000千円 (直接経費: 15,000千円)
2001年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
2000年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
1999年度: 6,600千円 (直接経費: 6,600千円)
キーワード小胞体 / ミトコンドリア / トポロジー / 膜タンパク質 / シグナル配列 / 立体構造 / 膜透過 / 受容体 / 生体膜 / タンパク質膜透過
研究概要

本研究は、細胞内におけるタンパク質の局在化および膜トポロジー構築原理を総合的に解明することを目的として発案され、研究期間内に以下のことを明らかにした。(1)一回膜貫通型膜タンパク質について、ミトコンドリア外膜への局在シグナルの確定を行なった(Horie et al.,MBC,2002;Kanaji et al.,JCB,2000)。(2)アミノ末端を細胞外に提示する一回膜貫通型シグナルアンカー配列の、小胞体膜上でのトポロジー形成過程を詳細に解析し、素過程を明らかにした。また、この過程進行に必要な構造をアミノ酸残基レベルで明らかにした(Kida et al.,FEBS Lett,2001;Kida et al.,JCB,2000)。(3)Na/H交換輸送体(NHE6)がシグナルペプチドを有すること、ならびにそれに続くトポロジー形成配列を明らかにし、NHE6分子が小胞体由来オルガネラ膜に局在することを決定的に示した(Miyazaki et al.,JBC,2001)。(4)Kイオンチャネル(KAT1)の構造形成過程を探求し、6本の膜貫通セグメント(S1〜S6)の組み込み様式を解明した。S1とS2が順次組み込まれること、正電荷を有する親水的膜貫通セグメントS4はその前のS3と同時に相互に依存しながら膜内に組み込まれること、イオンチャネルファミリーに保存されている"Pループ構造"を含むS5-S6領域は、S1-S4の領域とは独立に組み込まれうることを示した(Sato, Y. et al.,PNAS,2002)。(5)Kイオン輸送体(AtHKT1)について、"膜貫通-P ループ-膜貫通"の基本構造が4回繰り返した、新しいトポロジーモデルを証明した(Kato et al.,PNAS,2001)。(6)近接した膜貫通セグメントが相互に影響し合ってトポロジーが規定されるという、新しいモードを明らかにした(Ukaji et al.,BBRC,2002;Ota et al.,JBC,2000)。(7)アルツハイマー病連関プレセニリン1の新規トポロジーモデルを提唱した(Nakai et al.,1999,JBC)。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (62件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (62件)

  • [文献書誌] Kusano, K. et al.: "Protein synthesis inhibitors and ethanol selectively enhance heterologous expression of P45Os and related proteins in Escherichia coli"Arch. Biochem. Biophys.. 367. 129-136 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakai, T. et al.: "Membrane topology of Alzheimer's disease-related presenilin1. -Evidence for the existence of a molecular species with a seven membrane-spanning and one membrane-embedded structure"J. Biol. Chem.. 274. 23647-23658 (1999)

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  • [文献書誌] Sakaki, K. et al.: "Membrane perturbing factor in reticulocyte lysate, which is transiently activated by proteases"FEBS Letters. 454. 345-348 (1999)

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  • [文献書誌] 阪口 雅郎: "小胞体でのタンパク質の合成・膜透過・膜への組み込み"臨床化学. 28. 48-56 (1999)

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  • [文献書誌] 阪口 雅郎: "マルチスパン膜タンパク質の立体構造形成:親水性膜貫通セグメントの組み込みをも説明する新しいモデル"細胞工学. 18. 102-112 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kida, Y. et al.: "Membrane topogenesis of a type I signal-anchor protein, mouse synapto-tagmin II, on the endoplasmic reticulum"J. Cell Biol.. 150. 719-729 (2000)

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  • [文献書誌] Ota, K.et al.: "Membrane integration of the second transmembrane segment of band 3 requires a closely apposed preceding signal-anchor sequence"J. Biol. Chem.. 275. 29743-29748 (2000)

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  • [文献書誌] Kanaji, S. et al.: "Characterization of the signal that directs Tom20 to the mitochondrial outer membrane"J. Cell Biol.. 151. 277-288 (2000)

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  • [文献書誌] Saeki, K. et al.: "Identification of mammalian Tom22 as a subunit of the preprotein trans-locase of the mitochondrial outer membrane"J. Biol. Chem.. 275. 31996-32002 (2000)

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  • [文献書誌] Kusano, K. et al.: "Microsomal P45Os use specific proline-rich sequences for efficient folding, but not for maintenance of the folded structure"J. Biochem.. 129. 259-269 (2001)

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  • [文献書誌] Kusano, K. et al.: "Importance of a proline-rich sequence in the amino-terminal region for correct folding of mitochondrial and soluble microbial P45Os"J. Biochem.. 129. 271-277 (2001)

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  • [文献書誌] Kato, Y. et al.: "Evidence in support of a four transmembrane-pore-transmembrane topology model for the arabidopsis thaliana Na^+/K^+translocating AtHKT1 protein, a member of the superfamily of K^+transporters"Proc. Nati. Acad. Sci. USA. 98. 6488-6493 (2001)

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  • [文献書誌] Kida, Y. et al.: "Amino acid residues before the hydrophobic region which are critical for membrane translocation of the N-terminal domain of synaptotagmin II"FEBS Lett.. 507. 341-345 (2001)

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  • [文献書誌] Yoshimura, S. et al.: "Direct targeting of cis-Golgi matrix proteins to the Golgi apparatus"J. Cell Sci.. 114. 4105-4115 (2001)

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  • [文献書誌] Kanaji, T. et al.: "Identification and characterization of two novel mutations (Q421K and R123P) in congenital factor XII deficiency"Thromb. Haemost.. 86. 1409-1415 (2001)

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  • [文献書誌] Miyazaki, B. et al.: "NHE6 protein possesses a signal peptide destined for endoplasmic reticulum membrane and localizes in secretory organelles of the cell"J. Biol. Chem.. 276. 49221-49227 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato, Y. et al.: "Integration of Shaker-typeK^+ channel, KAT1 into the endoplasmic reticulum membrane : Synergistic insertion of voltage sensing segments, S3-S4 and independent insertion of pore-forming segments, S5-P-S6"Proc. Nati. Acad. Sci. USA. 99. 60-65 (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Horie, C. et al.: "Characterization of the signal that directs the C-tail anchored proteins to the mammalian mitochondrial outer membrane"Mol. Biol. Cell. 13(in press). (2002)

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  • [文献書誌] 阪口 雅郎(中野 明彦 他編): "膜タンパク質のトポロジー形成(『タンパク質の一生』)"共立出版. 14(200) (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 阪口 雅郎(八田 一郎 他編): "生体膜上における分子認識:タンパク質の膜透過システム(『生体膜のダイナミクス』)"共立出版. 18(202) (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kusano, K., Waterman, M. R., Sakaguchi, M., Omura, T. & Kagawa, N.: "Protein synthesis inhibitors and ethanol selectively enhance heterologous expression of P450s and related proteins in Escherichia coli"Arch. Biochem. Biophys.. 367. 129-136 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakai, T., Yamasaki, A., Sakaguchi, M., Kosaka, K., Mihara, K., Amaya, Y. & Miura, S.: "Membrane topology of Alzheimer's disease-related presenilin 1. -Evidence for the existence of a molecular species with a seven membrane- spanning and one membrane-embedded structure"J. Biol. Chem.. 274. 23647-23658 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sakaki, K., Sakaguchi, M., Ota, K. & Mihara, K.: "Membrane perturbing factor in reticulocyte lysate, which is transiently activated by proteases"FEBS Lett.. 454. 345-348 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sakaguchi, M.: "Protein synthesis, translocation, and integration into endoplasmic reticulum"Rinshokagaku. 28. 48-56 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sakaguchi, M: "Membrane topogenesis of multispanning membrane protein : novel model for insertion of hydrophilic transmembrane segment"Cell Technology. 18. 102-112 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kida, Y., Sakaguchi, M., Fukuda, M., Mikoshiba, K. & Mihara, K.: "Membrane topogenesis of a type I signal-anchor protein, mouse synaptotagmin II, on the endoplasmic reticulum"J. Cell Biol.. 150. 719-729 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ota, K., Sakaguchi, M., Hamasaki, N. & Mihara, K.: "Membrane integration of the second transmembrane segment of band 3 requires a closely apposed preceding signal-anchor sequence"J. Biol. Chem.. 275. 29743-29748 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kanaji, S., Iwahashi, J., Kida, Y., Sakaguchi, M. & Mihara, K.: "Characterization of the signal that directs Tom20 to the mitochondrial outer membrane"J. Cell Biol.. 151. 277-288 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Saeki, K., Suzuki, H., Tsuneoka, M., Maeda, M., Iwamoto, R., Hasuwa, H., Shida, S., Takahashi, T., Sakaguchi, M., Endo, T., Miura, Y., Mekada, E. & Mihara, K.: "Identification of mammalian Tom22 as a subunit of the preprotein translocase of the mitochondrial outer membrane"J. Biol. Chem.. 275. 31996-32002 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kusano, K., Sakaguchi, M., Kagawa, N., Waterman, M. R. & Omura, T.: "Microsomal P450s use specific proline-rich sequences for efficient folding, but not for maintenance of the folded structure"J. Biochem.. 129. 259-269 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kusano, K., Kagawa, N., Sakaguchi, M., Omura, T. & Waterman, M. R.: "Importance of a proline-rich sequence in the amino-terminal region for correct folding of mitochondrial and soluble microbial P450s"J. Biochem.. 129. 271-277 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kato, Y., Sakaguchi, M., Mori, Y., Saito, K., Nakamura, T., Bakker, E., Sato, Y., Goshima, S. & Uozumi, N.: "Evidence in support of a four transmembrane-pore-transmembrane topology model for the Arabidopsis thaliana Na^+/K^+ translocating AtHKT1 protein, a member of the superfamily of K^+ transporters"Proc. Natl. Acad. Sci.. 98. 6488-6493 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kida, Y., Sakaguchi, M,, Fukuda, M., Mikoshiba, K. & Mihara, K.: "Amino acid residues before the hydrophobic region which are critical for membrane translocation of the N-terminal domain of synaptotagmin II"FEBS Lett.. 507. 341-345 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yoshimura, S., Nakamura, N., Barr, F., Misumi, Y., Ikehara, Y., Ohno, H., Sakaguchi, M. & Mihara, K.: "Direct targeting of cis-Golgi matrix proteins to the Golgi apparatus"J. Cell Sci.. 114. 4105-4115 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kanaji, T., Kanaji, S., Osaki, K., Kuroiwa, M., Sakaguchi, M., Mihara, K., Niho, Y. & Okamura, T.: "Identification and characterization of two novel mutations (Q421K and R123P) in congenital factor XII deficiency"Thromb. Haemost.. 86. 1409-1415 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Miyazaki, E., Sakaguchi, M., Wakabayashi, S., Shigekawa, M. & Mihara, K.: "NHE6 protein possesses a signal peptide destined for endoplasmic reticulum membrane and localizes in secretory organelles of the cell"J. Biol. Chem.. 276. 49221-49227 (2001)

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    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato, Y., Sakaguchi, M., Goshima, S., Nakamura, T. & Uozumi, N.: "Integration of Shaker-typeK^+ channel, KAT1 into the endoplasmic reticulum membrane : Synergistic insertion of voltage sensing segments, S3-S4 and independent insertion of pore-forming segments, S5-P-S6"Proc. Natl. Acad. Sci.. 99. 60-65 (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
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Horie, C., Suzuki, H., Sakaguchi, M. & Mihara, K.: "Characterization of the signal that directs the C-tail anchored proteins to the mammalian mitochondrial outer membrane"Mol. Biol. Cell. 13 (in press). (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sakaguchi, M. (edited by Nakano, A. et al.): "Topogenesis of membrane proteins (in Life of protein)"Kyoritsu Shuppan. 14 (200) (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sakaguchi, M. (edited by Hatta, I. et al.): "Molecular recognition on endoplasmic reticulum membrane : protein translocation system (in Dynamics of biomembranes)"Kyoritsu Shuppan. 18 (202) (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kusano, K.et al.: "Microsomal P450s use specific proline-rich sequences for efficient folding, but not for maintenance of the folded structure"J.Biochem.. 129. 259-269 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kusano, K.et al.: "Importance of a proline-rich sequence in the amino-terminal region for correct folding of mitochondrial and soluble microbial P450s"J.Biochem.. 129. 271-277 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kato, Y.et al.: "Evidence in support of a four transmembrane-pore-transmembrane topology model for the arabidopsis thaliana Na^+/K^+ translocating AtHKT1 protein, a member of the superfamily of K^+ transporters"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 98. 6488-6493 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kida, Y.et al.: "Amino acid residues before the hydrophobic region which are critical for mem-brane translocation of the N-terminal domain of synaptotagmin II"FEBS Lett.. 507. 341-345 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Yoshimura, S.et al.: "Direct targeting of cis-Golgi matrix proteins to the Golgi apparatus"J.Cell Sci.. 114. 4105-4115 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kanaji, T.et al.: "Identification and characterization of two novel mutations (Q421k and R123P) in congenital factor XII deficiency"Thromb. Haemost.. 86. 1409-1415 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Miyazaki, E.et al.: "NHE6 protein possesses a signal peptide destined for endoplasmic reticulum membrane and localizes in secretory organelles of the cell"J.Biol.Chem.. 276. 49221-49227 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Sato, Y.et al.: "Integration of Shaker-typeK^+ channel, KATl into the endoplasmic reticulum membrane : Synergistic insertion of voltage sensing segments, S3-S4 and independent insertion of pore-forming segments, S5-P-S6"Proc.Nail.Acad.Sci.USA. 99. 60-65 (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Horie, C.et al.: "Characterization of the signal that directs the C-tail anchored proteins to the mammalian mitochondrial outer membrane"Mol.Biol.Cell. 13(in press). (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kida,Y. et al.: "Membrane topogenesis of a type I singal-anchor protein, mouse synaptotagmin II, on the endoplasmic reticulum."J.Cell Biol.. 150. 719-729 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Ota,K. et al.: "Membrane integration of the second transmembrane segment of band 3 requires a closely apposed preceding signal-anchor sequence."J.Biol.Chem.. 275. 29743-29748 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Saeki,K. et al.: "Identification of mammalian Tom22 as a subunit of the preprotein translocase of the mitochondrial outer membrane."J.Biol.Chem.. 275. 31996-32002 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Kanaji,S. et al.: "Characterization of the signal that directs Tom20 to the mitochondrial outer membrane."J.Cell Biol.. 151. 277-288 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Kusano,K. et al.: "Microsomal P450s use specific proline-rich sequences for efficient folding, but not for maintenance of the folded structure."J.Biochem.. 129. 259-269 (2001)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Kusano,K. et al.: "Importance of a proline-rich sequence in the amino-terminal region for correct folding of mitochondrial and soluble microbial P450s."J.Biochem.. 129. 271-277 (2001)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 阪口雅郎(中野明彦 他編): "膜タンパク質のトポロジー形成(『タンパク質の一生』)"共立出版. 14(200) (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 阪口雅郎(八田一郎 他編): "生体膜上における分子認識:蛋白質の膜透過システム(『生体膜のダイナミクス』)"共立出版. 18(202) (2000)

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  • [文献書誌] Nakai,T.: "Membrane topology of Alzheimer's disease-related Presenilin1 - Evidence for the existence of a molecular species with a seven membrane-spanning and one membrane-embedded structure."J. Biol. Chem.. 274. 23647-23658 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Kusano,K.: "Protein synthesis inhibitors and ethanol selectively enhance heterologous expression of P450s and related proteins in Escherichia coli."Arch. Biochem. Biophys.. 367. 129-136 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Sasaki,K.: "Membrane perturbing factor in reticulocyte lysate,which is transiently activated by proteases."FEBS Letters. 454. 345-348 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Sakaguchi,M.: "マルチスパン膜タンパク質の立体構造形成:親水性膜貫通セグメントの組み込みをも説明する新しいモデル"細胞工学. 18. 102-112 (1999)

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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