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化学ラベル化法を応用したタンパク質の超高解像度可視化解析

研究課題

研究課題/領域番号 17H03090
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 生体関連化学
研究機関九州大学

研究代表者

王子田 彰夫  九州大学, 薬学研究院, 教授 (10343328)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2019年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2018年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2017年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード蛋白質 / 電子顕微鏡 / ケミカルラベル化 / ペプチドデザイン / 脳神経科学 / ケミカルバイオロジー / イメージング / ケミカルバイロジー
研究成果の概要

本研究ではタンパク質を小分子プローブでラベル化するリアクティブタグ法を開発し、これを電子顕微鏡によるタンパク質の一分子レベルでの解析に応用することを目指した。本研究では、アスパラギン酸リッチなペプチドタグと特異的に反応するリアクティブタグ法ならびにヒスチジンリッチなペプチドタグと特異的に反応するリアクティブタグ法の二種類の開発に成功した。さらにリアクティブタグ法を用いて細胞表層に発現する膜受容体タンパク質を金ナノ粒子でラベル化し電子顕微鏡により観察することで膜受容体を一分子レベルの高解像度で検出することに成功した。本成果は化学的なラベル化法をタンパク質の一分子可視化に応用した初めての例となる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

電子顕微鏡はタンパク質を一分子レベルで解析できる優れた手法である。これまでタンパク質の電子顕微鏡解析には抗体を用いた免疫電顕法が主に用いられてきたが、この手法は検出するタンパク質の正確な位置情報が得られないことやタンパク質複合体に適用できないなどの問題がある。本研究では、申請書の開発する小分子を用いたケミカルラベル化法が電子顕微鏡によるタンパク質解析に応用できることを世界で初めて証明した。今後、本成果を活用することで免疫電顕法の持つ上記の問題点を解決し、電子顕微鏡によるタンパク質の機能解析がさらに発展すると期待できる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] IST Austria(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] IST Austria(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Institute of Science and Technology(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] ペプチドデザインによるタンパク質1分子レベルの電子顕微鏡解析2020

    • 著者名/発表者名
      王子田 彰夫
    • 雑誌名

      Peptide Newsletter Japan

      巻: 116 ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Electron Microscopic Detection of Single Membrane Proteins by a Specific Chemical Labeling2019

    • 著者名/発表者名
      Tabata Shigekazu、Jevtic Marijo、Kurashige Nobutaka、Fuchida Hirokazu、Kido Munetsugu、Tani Kazushi、Zenmyo Naoki、Uchinomiya Shohei、Harada Harumi、Itakura Makoto、Hamachi Itaru、Shigemoto Ryuichi、Ojida Akio
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 22 ページ: 256-268

    • DOI

      10.1016/j.isci.2019.11.025

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimized Reaction Pair of the CysHis Tag and Ni(II)-NTA Probe for Highly Selective Chemical Labeling of Membrane Proteins2019

    • 著者名/発表者名
      N. Zenmyo, H. Tokumaru, S. Uchinomiya, H. Fuchida, S. Tabata, I. Hamachi, R. Shigemoto, A. Ojida
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 92 号: 5 ページ: 995-1000

    • DOI

      10.1246/bcsj.20190034

    • NAID

      130007649762

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Discovery of highly reactive peptide tag by ELISA-type screening for specific cysteine conjugation2017

    • 著者名/発表者名
      N. Kurashige, H. Fuchida, S. Tabata, S. Uchinomiya, A. Ojida
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      巻: 27 号: 15 ページ: 3486-3489

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2017.05.069

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] TEMイメージングを目指したリアクティブタグシステムの開発2019

    • 著者名/発表者名
      善明直輝、得丸祥貴、田畑栄一、内之宮祥平、重本隆一、王子田彰夫
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会第14回年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高選択的Cys-Hisタグケミカルラベリングの最適化とイメージング応用2019

    • 著者名/発表者名
      善明直輝, 得丸祥貴, 内之宮祥平, 田畑栄一, 王子田彰夫
    • 学会等名
      生体機能関連化学部会若手の会 第31回サマースクール
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質高解像度解析のためのHis-tagケミカルラベル化法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      得丸祥貴, 善明直輝, 内之宮祥平, 王子田彰夫
    • 学会等名
      第56回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質電子顕微鏡イメージングへの適応を目指したHis-tag高選択的ケミカルラベル化法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      得丸祥貴, 善明直輝, 内之宮祥平, 王子田彰夫
    • 学会等名
      第36回日本薬学会九州支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] TEMイメージングへの応用を目指したHisタグケミカルラベリング法の最適化2019

    • 著者名/発表者名
      善明直輝・得丸祥貴・田畑栄一・内之宮祥平・王子田彰夫
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Aspリッチ-タグを用いたタンパク質ケミカルラベリングの電子顕微鏡イメージングへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      倉重伸崇, 田畑栄一, Marijo Jevitic, 城戸宗継, 内之宮祥平, 重本隆一, 王子田彰夫
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会第13回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] TEMイメージングのためのHisタグ選択的高反応性プローブの開発2018

    • 著者名/発表者名
      善明直輝,渕田大和,田畑栄一,内之宮祥平, 王子田彰夫
    • 学会等名
      生体機能関連化学部会若手の会 第30回サマースクール
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質システインを標的とするケミカルバイオロジー:イメージングとコバレントドラッグ開発への応用2018

    • 著者名/発表者名
      王子田彰夫
    • 学会等名
      第16回レドックス・ライフイノベーションシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] TEMイメージング応用を指向したHisタグ導入タンパク質の選択的化学ラベリング2018

    • 著者名/発表者名
      善明直輝,渕田大和,倉重伸崇,田畑栄一,内之宮祥平,王子田彰夫
    • 学会等名
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 電子顕微鏡によるAspリッチタグ導入タンパク質の高解像度可視化2018

    • 著者名/発表者名
      倉重伸崇,田畑栄一,Jevitic Marijo, 城戸宗継,内之宮祥平,重本隆一,王子田彰夫
    • 学会等名
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of Peptide-tag/Probe Pair for Selective Protein Conjugation and Its Application to Fluorescence Bioimaging2018

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Kurashige, Hirokazu Fuchida, Shigekazu Tabata, Shohei Uchinomiya, Akio Ojida
    • 学会等名
      IRCCS-JST CREST Joint Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ペプチドタグ/ プローブペアを用いたタンパク質ケミカルラベリング (1): Asp リッチ-タグシステムの電子顕微鏡イメージングへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      田畑栄一, Jevtic Marijo, 城戸宗継, 渕田大和, 浜地 格, 重本隆一, 王子田彰夫
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ペプチドタグ/ プローブペアを用いたタンパク質ケミカルラベリング (2): 高反応性Aspリッチ-タグの探索とそのバイオイメージング応用2018

    • 著者名/発表者名
      倉重伸崇, 渕田大和, 田畑栄一, 内之宮祥平, 王子田彰夫
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ペプチドタグ/ プローブペアを用いたタンパク質ケミカルラベリング(3): 電子顕微鏡イメージングへの応用を目指したオリゴHisタグ高反応性プローブの開発2018

    • 著者名/発表者名
      善明直輝, 渕田大和, 倉重伸崇, 田畑栄一, 内之宮祥平, 王子田彰夫
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質機能解析のための新規His-tag/プローブペアの開発2017

    • 著者名/発表者名
      善明直輝、渕田大和、倉重伸崇、田畑栄一、内之宮祥平、王子田彰夫
    • 学会等名
      第54回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 標的タンパク質特異的なラベル化のための新規ペプチドタグ/プローブペアの開発とバイオイメージング応用2017

    • 著者名/発表者名
      倉重伸崇、渕田大和、田畑栄一、内之宮祥平、王子田彰夫
    • 学会等名
      生体機能関連化学若手の会第29回サマースクール
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] TEMイメージングのためのHisタグ反応型リアクティブタグの開発2017

    • 著者名/発表者名
      善明直輝、渕田大和、倉重伸崇、田畑栄一、内之宮祥平、王子田彰夫
    • 学会等名
      第5回バイオ関連化学シンポジウム若手フォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] His側鎖の求核付加反応によるタンパク質ラベル化を目指した反応性プローブ分子の開発2017

    • 著者名/発表者名
      善明直輝、渕田大和、倉重伸崇、田畑栄一、内之宮祥平、王子田彰夫
    • 学会等名
      第34回日本薬学会九州支部大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Screening of peptide tag for selective protein labeling with zinc complex and its application to fluorescence bioimaging2017

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Kurashige, Hirokazu Fuchida, Shigekazu Tabata, Shohei Uchinomiya, Akio Ojida
    • 学会等名
      第54回ペプチド討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 九州大学薬学研究院ケミカルバイオロジー研究室ホームページ

    • URL

      http://bunseki.phar.kyushu-u.ac.jp

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 九州大学薬学研究院創薬ケミカルバイオロジー研究室ホームページ

    • URL

      http://bunseki.phar.kyushu-u.ac.jp

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 九州大学薬学研究院生体分析化学分野ホームページ

    • URL

      http://bunseki.phar.kyushu-u.ac.jp

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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