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巨大な酵素複合体の構築を指向したPCNAナノチューブの創成

研究課題

研究課題/領域番号 13J09876
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生物機能・バイオプロセス
研究機関東京大学

研究代表者

芳賀 智亮  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード酵素複合体 / 核内増殖抗原 / 超分子 / 足場タンパク質 / ウイルスカプシド / ペプチドタグ
研究実績の概要

リング状のヘテロ3量体を形成する核内増殖抗原(PCNA)を足場として、Pseudomonas putida由来のシトクロムP450電子伝達系の構成タンパク質(プチダレドキシン還元酵素(PdR)、プチダレドキシン(PdX)及びP450cam)を集積させることで、PdRからPdXを経由してP450camへ効率的に電子が伝達されることが先行研究により明らかにされている。前年度、PCNA上のPdXの分子数を1分子から2分子に増やすだけでなく、PdRの分子数を1分子から2分子に増やすことでもPdR/PdX/P450cam酵素複合体の触媒活性が増大することが見いだされた。本年度は、酵素複合体のPdRの数を2分子から3分子に増やした。その結果、触媒活性は期待通りさらに増大し、PdRを3分子とPdXを2分子もつ酵素複合体の活性はP450camの最大触媒活性の約90%もあった。この結果より、酵素複合体のすべての酸化還元タンパク質の分子数を向上させることで、触媒ドメインへの電子伝達活性をほぼ最大まで向上しうることが示された。さらに、数理モデルによる解析の結果、酸化還元タンパク質の分子数の増大は電子伝達複合体の形成を促進し、その結果触媒ドメインへの電子伝達活性が向上したことが示唆された。次に、より簡便に多数の酸化還元タンパク質を有する酵素複合体を得るため、中空のカプセル状タンパク質複合体であるB型肝炎ウイルスのカプシドへPdR、PdX及びP450camを共内包させることを試みた。前年度は、カプシドに多数のPdRが内包されたことを示唆する結果を得ていた。本年度は、PdR-PdX融合タンパク質とP450camが共内包されたことが示唆される結果を得た。この酵素複合体は触媒活性を示さなかったが、内包条件の最適化により内包数を向上させることで、効率的な電子伝達が達成されると期待される。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (11件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Fine Tuning of Spatial Arrangement of Enzymes in a PCNA-mediated Multienzyme Complex using a Rigid Poly-L-proline Linker2013

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Haga, Hidehiko Hirakawa and Teruyuki Nagamune
    • 雑誌名

      Plos One

      巻: 8 号: 9 ページ: 9-9

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0075114

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] P450触媒活性を有するウイルスナノ粒子2015

    • 著者名/発表者名
      芳賀智亮、平川秀彦、長棟輝行
    • 学会等名
      酵素工学研究会第74回講演会
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス(東京都文京区)
    • 年月日
      2015-10-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ウイルスカプシドを利用したP450触媒活性を有するナノリアクター2015

    • 著者名/発表者名
      芳賀智亮、平川秀彦、長棟輝行
    • 学会等名
      化学工学会第47回秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Introduction of Extra Ferredoxin Reductases into an Artificial Self-sufficient P450 for Improving the Whole Catalytic Activity2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Haga, Hidehiko Hirakawa, Teruyuki Nagamune
    • 学会等名
      RIKEN Symposium “Metals in Biology” in Wako
    • 発表場所
      理化学研究所和光キャンパス(埼玉県和光市)
    • 年月日
      2015-06-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Rescuing catalytically-dead ferredoxin-P450 complex in an artificial self-sufficient P450 by extra ferredoxin reductase2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Haga, Hidehiko Hirakawa, Teruyuki Nagamune
    • 学会等名
      19th International Conference on Cytochrome P450
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都渋谷区)
    • 年月日
      2015-06-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] An artificial self-sufficient cytochrome P450 wakes up earlier with extra redox components2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Haga, Hidehiko Hirakawa, Teruyuki Nagamune
    • 学会等名
      Active Enzyme Molecule 2014
    • 発表場所
      富山国際会議場、富山県
    • 年月日
      2014-12-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ペプチド-タンパク質間相互作用による巨大超分子複合体の構築2014

    • 著者名/発表者名
      芳賀智亮、平川秀彦、長棟輝行
    • 学会等名
      化学工学会第46回秋季大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス、福岡県
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nano-architecture of Cytochrome P450 and Cofactor Regeneration System Fused with PCNA as a Scaffold2014

    • 著者名/発表者名
      Teruyuki Nagamune, Tomoaki Haga, Hiroshi Watanabe, Hidehiko Hirakawa
    • 学会等名
      16th International Biotechnology Symposium and Exhibition
    • 発表場所
      Fortaleza, Brazil
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 足場タンパク質を用いてP450cam近傍に配置した電子伝達タンパク質の分子数がP450camの活性に与える影響2014

    • 著者名/発表者名
      芳賀智亮、平川秀彦、長棟輝行
    • 学会等名
      酵素工学研究会第71回講演会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス稲盛ホール、福岡県
    • 年月日
      2014-04-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 活性向上を目指したシトクロムP450/電子伝達タンパク質複合体の最適化2013

    • 著者名/発表者名
      芳賀智亮、平川秀彦、長棟輝行
    • 学会等名
      酵素工学研究会第70回講演会
    • 発表場所
      東京大学山上会館(東京都文京区)
    • 年月日
      2013-10-25
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Artificial enzyme complex of cytochrome P450 and redox proteins with multiple electron transfer routes2013

    • 著者名/発表者名
      芳賀智亮、平川秀彦、長棟輝行
    • 学会等名
      Enzyme Engineering XXII
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県富山市)
    • 年月日
      2013-09-23
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Improvement of whole catalytic activity of artificial enzyme complex of P450cam and its redox proteins by additional electron transfer route2013

    • 著者名/発表者名
      芳賀智亮、平川秀彦、長棟輝行
    • 学会等名
      The 19th Symposium of Ybung Asian Biochemical Engineers' Community
    • 発表場所
      Xinjinang Academy of Agricultural Science (中国新彊ウイグル自治区ウルムチ市)
    • 年月日
      2013-08-08
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/nagamune/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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