耐熱性シトクロムc’のNO結合能向上に関する蛋白質工学研究

• 研究課題/領域番号: 16K07692
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 三本木 至宏 広島大学, 生物圏科学研究科, 教授 (10222027)
• 研究分担者: 河合 幸一郎 広島大学, 生物圏科学研究科, 教授 (30195028)
• 研究期間 (年度): 2016-10-21 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: NOセンサー / NO結合 / 蛋白質 / シトクロムｃ' / シトクロムc’ / シトクロムc' / ユスリカ / ヘモグロビン / ガス結合能

研究成果の概要

本研究は，酸性条件でも機能していると考えられる好酸性ユスリカヘモグロビンを手本に，耐熱性シトクロムc'であるPHCPのNO結合能を向上することを目的とした。本研究によって，PHCPのNO結合に伴う吸収スペクトル変化を追うことでNO親和性を見積もること，PHCPに変異を導入してそのNO結合能を向上することに成功した。得られたPHCP変異体は今後NOセンサー蛋白質として用途研究に供することが可能である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は，代表者が専門とする蛋白質科学分野にユスリカの形態分類学を導入した点で，異分野を融合する学術的に独創的な試みであった。本研究の成果として得られた耐熱性を保持しNO結合能が向上した蛋白質（PHCP変異体）は，血管弛緩などの生理作用を示すNOを感度よく測定できるNOセンサー蛋白質として利用できる可能性があり，ひいてはNOをマーカーとして身体ストレスを簡便に検出できる意義がある。

研究成果

• [雑誌論文] Stability of cytochromes c′ from psychrophilic and piezophilic Shewanella species: implications for complex multiple adaptation to low temperature and high hydrostatic pressure (2019)
  • 著者名/発表者名: Suka Asako、Oki Hiroya、Kato Yuki、Kawahara Kazuki、Ohkubo Tadayasu、Maruno Takahiro、Kobayashi Yuji、Fujii Sotaro、Wakai Satoshi、Lisdiana Lisa、Sambongi Yoshihiro
  • 雑誌名: Extremophiles 巻: 23 号: 2 ページ: 239-248
  • DOI: 10.1007/s00792-019-01077-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] One fold, two functions: cytochrome P460 and cytochrome c′-β from the methanotroph Methylococcus capsulatus (Bath) (2019)
  • 著者名/発表者名: Adams Hannah R.、Krewson Callie、Vardanega Jenny E.、Fujii Sotaro、Moreno Tadeo Chicano、Sambongi Yoshihiro、Svistunenko Dimitri、Paps Jordi、Andrew Colin R.、Hough Michael A.
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: 10 号: 10 ページ: 3031-3041
  • DOI: 10.1039/c8sc05210g
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Conferment of CO-Controlled Dimer-Monomer Transition Property to Thermostable Cytochrome c′ by Mutation in the Subunit-Subunit Interface (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka Masaru、Nakayama Ryoko、Fujii Sotaro、Wakai Satoshi、Sambongi Yoshihiro、Hirota Shun
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 92 号: 3 ページ: 702-709
  • DOI: 10.1246/bcsj.20180311
  • NAID: 130007614161
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Commonly stabilized cytochromes c from deep-sea Shewanella and Pseudomonas (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujii Sotaro、Masanari-Fujii Misa、Kobayashi Shinya、Kato Chiaki、Nishiyama Masayoshi、Harada Yoshie、Wakai Satoshi、Sambongi Yoshihiro
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 82 号: 5 ページ: 792-799
  • DOI: 10.1080/09168451.2018.1448255
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stabilization of mesophilic Allochromatium vinosum cytochrome c′ through specific mutations modeled by a thermophilic homologue. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamane-Koshizawa, D., Fujii, S., Maruno, T., Kobayashi, Y., Yamanaka, M., Wakai, S., Sambongi, Y
  • 雑誌名: Biosci. Biotech. Biochem. 巻: 82 号: 2 ページ: 304-311
  • DOI: 10.1080/09168451.2017.1419856
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and functional insights into thermally stable cytochrome c' from a thermophile. (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Fujii, H. Oki, K. Kawahara, D. Yamane, M. Yamanaka, T. Maruno, Y. Kobayashi, M. Masanari, S. Wakai, H. Nishihara, T. Ohkubo, Y. Sambongi.
  • 雑誌名: Protein Science 巻: 26 号: 4 ページ: 737-748
  • DOI: 10.1002/pro.3120
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pseudomonas aeruginosa cytochrome c551 denaturation by five systematic urea derivatives that differ in the alkyl chain length. (2017)
  • 著者名/発表者名: 78.Kobayashi, S., Fujii, S., Koga, A., Wakai, S.,Matubayasi, N., Sambongi, Y
  • 雑誌名: Biosci. Biotech. Biochem. 巻: 81 号: 7 ページ: 1274-1278
  • DOI: 10.1080/09168451.2017.1303361
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative study on stabilization mechanism of monomeric cytochrome c5 from deep-sea piezophilic Shewanella violacea (2016)
  • 著者名/発表者名: .Masanari, M., Fujii, S., Kawahara, K., Oki, H., Tsujino, H., Maruno, T., Kobayashi, Y., Ohkubo, T., Wakai, S., Sambongi, Y
  • 雑誌名: Biosci. Biotech. Biochem. 巻: 80 号: 12 ページ: 2365-2370
  • DOI: 10.1080/09168451.2016.1232155
  • 査読あり
• [学会発表] 酸耐性ユスリカ幼虫内の微生物叢の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤井創太郎，河合幸一郎，三本木至宏
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部会第53回講演会
• [学会発表] 好熱菌および好冷菌由来シトクロムc′のNO親和性の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤井創太郎、越澤大典、小林悟、三本木至宏
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部会第51回講演会
• [学会発表] 深海性二枚貝共生細菌由来の硫黄酸化酵素SoxAXの機能と熱安定性の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 染井希美子、藤井創太郎、加藤千明，吉田尊雄、三本木至宏
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部会第51回講演会
• [学会発表] 好熱菌Thermochromatium tepidum由来シトクロムc′の熱安定性とガス結合能に関する研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林 悟，藤井創太郎，越澤大典，三本木至宏
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部会第51回講演会
• [学会発表] 深海性Shewanella属細菌由来シトクロムc′の多面的な安定化機構の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 須賀朝子、加藤雄基、藤井創太郎、三本木至宏
  • 学会等名: 極限環境生物学会2018年度（第19回）年会
• [学会発表] 好熱菌および好冷菌由来のシトクロムc′の熱安定性とNO親和性の関係 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤井創太郎、須賀朝子、小林悟、三本木至宏
  • 学会等名: 極限環境生物学会2018年度（第19回）年会
• [学会発表] 深海由来微生物の硫黄酸化酵素に関する機能と熱安定性の比較研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 染井希美子，藤井創太郎，加藤千明，吉田尊雄，三本木至宏
  • 学会等名: 極限環境生物学会2018年度（第19回）年会
• [学会発表] 好熱菌Thermochromatium tepidum由来シトクロムc′の変異導入による熱安定性の変化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林悟、藤井創太郎、三本木至宏
  • 学会等名: 極限環境生物学会2018年度（第19回）年会
• [学会発表] 深海性Shewanella属細菌由来シトクロムc′のアミノ酸レベルでの安定化機構の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 須賀朝子，加藤雄基，藤井創太郎，三本木至宏
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部会第52回講演会
• [学会発表] Stability and function of a thermophilic cytochrome c' (2018)
  • 著者名/発表者名: Sotaro Fujii, Yoshihiro Sambongi
  • 学会等名: 3rd International Conference on Enzymology & Molecular Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Shewanella 属細菌由来シトクロムc′ の安定性の比較研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 須賀朝子，加藤雄基，藤井創太郎，三本木至宏
  • 学会等名: 日本農芸化学会2017年度京都大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 変性剤の疎水基がシトクロムc変性に及ぼす影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小林 伸弥，藤井 創太郎，政成 美沙，松林 伸幸，三本木 至宏
  • 学会等名: 農芸化学中四国支部第47回講演会
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 2017-01-28
• [学会発表] 耐熱性シトクロムc′の2量体界面残基置換によるCO応答性４次構造変化の付与 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中山諒子、山中優、藤井創太郎、越澤大典、三本木至宏、廣田俊
  • 学会等名: 第17回日本蛋白質科学会
• [学会発表] 異なるCO応答性を示す相同シトクロムc′の変異導入解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中山諒子，山中優，藤井創太郎，越澤大典，三本木至宏，廣田俊
  • 学会等名: 農芸化化学会関西・中四国・西日本支部2017年度合同大阪大会
• [学会発表] 深海性Shewanella属細菌由来シトクロムc′の構造と熱安定性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 須賀朝子, 加藤雄基, 藤井創太郎, 三本木至宏
  • 学会等名: 農芸化化学会関西・中四国・西日本支部2017年度合同大阪大会
• [学会発表] 深海性Shewanella属細菌由来シトクロムc′の変異導入による安定性比較 (2017)
  • 著者名/発表者名: 須賀朝子, 加藤雄基, 藤井創太郎, 三本木至宏
  • 学会等名: 特殊環境微生物セミナー2017
• [学会発表] 深海性Shewanella benthicaDB6705由来シトクロムc′の安定化機構の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 須賀朝子、藤井創太郎、三本木至宏
  • 学会等名: 極限環境生物学会2017年度（第18回）年会
• [学会発表] 酸性ユスリカChironomus sulfurosus幼虫の酸性条件下で誘導される発現遺伝子の網羅的解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤井創太郎, 河合幸一郎, 三本木至宏
  • 学会等名: 極限環境生物学会2016年度（第17回）年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-11-25
• [備考] 教授に聞く
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/gsbstop/interview/ja/sanbongi.html