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3Dドメインスワッピングに基づく蛋白質多量体の生体内形成と新規デザイン

研究課題

研究課題/領域番号 18H02088
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分37010:生体関連化学
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

廣田 俊  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (90283457)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2018年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
キーワードタンパク質 / 3Dドメインスワッピング / 金属タンパク質 / 多量化 / タンパク質デザイン / 超分子 / 多量体 / ヘムタンパク質 / 銅タンパク質
研究成果の概要

3Dドメインスワッピングは同一タンパク質分子が分子間で同じ構造領域を交換する現象で、1994年に初めて報告された。近年、ドメインスワッピングしたタンパク質の多量体構造に関する知見は増えたが、生体内でドメインスワッピングが起こる機構や条件は未解明である。また、タンパク質の多量化はその構造と機能の高度化に有用であるが、タンパク質構造体を人工的に構築することは難しく、一般的な手法も確立されていない。以上の現状を踏まえ、本研究では生体内でのドメインスワッピングの機構と条件を明らかにするとともに、ドメインスワッピングを基盤としたタンパク質多量体の創製を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、生体内でタンパク質多量化機構を分子レベルで解明し、機能性タンパク質多量体の創製を行う、新しい試みである。アンフィンセンのドグマではタンパク質はアミノ酸配列が決まれば、その立体構造が一意的に決まるとされているが、生体内でタンパク質は3Dドメインスワッピングし、必ずしも立体構造が一意的に決まらない。そのため、生体内でタンパク質がドメインスワッピングする機構や条件を解明することは重要である。また、タンパク質高次構造体形成の制御方法を開発することは、生体適合性に優れた物質輸送技術の創出に繋がる。

報告書

(3件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (37件) (うち国際学会 9件、 招待講演 9件)

  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Jadavpur University(インド)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Gadjah Mada University(インドネシア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Sun Yat-Sen University(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] National Chiao Tung University(台湾)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 3D Domain Swapping of Azurin from Alcaligenes xylosoxidans2020

    • 著者名/発表者名
      Robby Noor Cahyono, Masaru Yamanaka, Satoshi Nagao, Naoki Shibata, Yoshiki Higuchi, Shun Hirota
    • 雑誌名

      Metallomics

      巻: 12 号: 3 ページ: 337-345

    • DOI

      10.1039/c9mt00255c

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Domain-Swapping Design by Polyproline Rod Insertion2019

    • 著者名/発表者名
      Shota Shiga Masaru Yamanaka, Wataru Fujiwara, Shun Hirota, Shuichiro Goda, Koki Makabe
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 20 号: 19 ページ: 2454-2457

    • DOI

      10.1002/cbic.201900179

    • 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
  • [雑誌論文] Determination of proton concentration at cardiolipin-containing membrane interfaces and its relation with the peroxidase activity of cytochrome c2019

    • 著者名/発表者名
      Parui Partha Pratim、Sarakar Yeasmin、Majumder Rini、Das Sanju、Yang Hongxu、Yasuhara Kazuma、Hirota Shun
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 10 号: 39 ページ: 9140-9151

    • DOI

      10.1039/c9sc02993a

    • NAID

      120006726658

    • 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] Protein surface charge effect on 3D domain swapping in cells for c-type cytochromes2019

    • 著者名/発表者名
      Yang Hongxu、Yamanaka Masaru、Nagao Satoshi、Yasuhara Kazuma、Shibata Naoki、Higuchi Yoshiki、Hirota Shun
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics

      巻: 1867 号: 11 ページ: 140265-140265

    • DOI

      10.1016/j.bbapap.2019.140265

    • NAID

      120006726659

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conferment of CO-Controlled Dimer-Monomer Transition Property to Thermostable Cytochrome c′ by Mutation in the Subunit-Subunit Interface2019

    • 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

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Oligomerization of Cytochrome c, Myoglobin, and Related Heme Proteins by 3D Domain Swapping2019

    • 著者名/発表者名
      Shun Hirota
    • 雑誌名

      Journal of Inorganic Biochemistry

      巻: 194 ページ: 170-179

    • DOI

      10.1016/j.jinorgbio.2019.03.002

    • NAID

      120006763862

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Reaction Mechanism Elucidation and Supramolecular Creation of Metalloproteins2020

    • 著者名/発表者名
      Shun Hirota
    • 学会等名
      The 100th Chemical Society of Japan Annual Meeting (中止)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Amino Acid Sequence Design of The Hinge Region in Domain Swapping for Construction of Protein Supramolecules2020

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nagao, Ayaka Idomoto, Ayaka Suda, Hisashi Kobayashi, Naoki Shibata, Yoshiki Higuchi, Shun Hirota
    • 学会等名
      The 100th Chemical Society of Japan Annual Meeting (中止)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ポプラプラストシアニンの多量化と2量体の性質2020

    • 著者名/発表者名
      猪俣惇平、Le MOUEL Korantin、山中優、廣田俊
    • 学会等名
      日本化学会第100春季大会(中止)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ドメインスワップ構造を基に設計した融合タンパク質による可動型超分子の構築2020

    • 著者名/発表者名
      山中優、廣田俊
    • 学会等名
      日本化学会第100春季大会(中止)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] The Design of Artificial Domain-Swapped Proteins by Polyproline-Rod Insertion2020

    • 著者名/発表者名
      Shota Shiga, Masaru Yamanaka, Wataru Hujiwara Shun Hirota, Shuichiro Goda, Koki Makabe
    • 学会等名
      The 100th Chemical Society of Japan Annual Meeting (中止)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] NMR Characterization of Dynamic Properties of Cytochrome c bound to Membranes using Lipid Bicelles2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nagao, Hisashi Kobayashi, Shun Hirota
    • 学会等名
      15th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry (ISABC15)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Conferment of CO-Controlled Dimer-Monomer Transition Property to Thermostable Cytochrome c′ by Mutation in the Subunit Interface2019

    • 著者名/発表者名
      Masaru Yamanaka, Ryoko Nakayama, Sotaro Fujii, Satoshi Wakai, Yoshihiro Sambongi, Shun Hirota
    • 学会等名
      15th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry (ISABC15)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Oxygen Activation by Cu-Amyloid-β Peptide: Models Relevant for Alzheimer’s Disease2019

    • 著者名/発表者名
      Leonie Berthonnaud, Charlene Esmieu, Shun Hirota, Christelle Hureau
    • 学会等名
      15th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry (ISABC15)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NMR Characterization of Dynamic Properties of Cytochrome c Bound to Membranes Using Phospholipid Bicelles2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nagao, Hisashi Kobayashi, Shun Hirota
    • 学会等名
      第19回蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 金属結合部位を有するドメインスワップしたミオグロビン 2 量体のデザインと性質2019

    • 著者名/発表者名
      井戸本彩花、長尾聡、柴田直樹、樋口芳樹、廣田俊
    • 学会等名
      第19回蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Construction of Protein Supramolecules Based on Domain Swapping2019

    • 著者名/発表者名
      Masaru Yamanaka, Satoshi Nagao, Chunguang Ren, Mohan Zhang, Akiya Oda, Yoshiki Higuchi, Shun Hirota
    • 学会等名
      第19回蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Construction of Protein Supramolecules Based on Domain-Swapping Mechanism2019

    • 著者名/発表者名
      Masaru Yamanaka, Satoshi Nagao, Chunguang Ren, Mohan Zhang, Akiya Oda, Yoshiki Higuchi, Shun Hirota
    • 学会等名
      33rd Annual Symposium of the Protein Society
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Oligomerization of Cytochrome c, Myoglobin, and Related Heme Proteins by 3D Domain Swapping2019

    • 著者名/発表者名
      Shun Hirota
    • 学会等名
      19th International Conference on Biological Inorganic Chemistry (ICBIC19)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Domain Swapping of Azurin from Alcaligenes xylosoxidans and Characterization of Its Dimer2019

    • 著者名/発表者名
      Rooby Noor Cahyono、山中優、長尾聡、柴田直樹、樋口芳樹、廣田俊
    • 学会等名
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] フェリチンゲルの作製と金属吸着2019

    • 著者名/発表者名
      山中優、荻原理生、廣田俊
    • 学会等名
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ドメインスワッピングを利用したミオグロビンへの金属結合部位の導入2019

    • 著者名/発表者名
      井戸本彩花、長尾聡、柴田直樹、樋口芳樹、廣田俊
    • 学会等名
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Constructing Heme Protein Supramolecules by 3D Domain Swapping2019

    • 著者名/発表者名
      Shun Hirota
    • 学会等名
      2nd International Conference on Bioinformatics, Biotechnology, and Biomedical Engineering (BioMIC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 新規フェリチンゲルの作製と遷移金属捕捉等の活用2019

    • 著者名/発表者名
      廣田俊
    • 学会等名
      けいはんなビジネスメッセ2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 金属結合部位を導入したドメインスワップミオグロビン2量体の構造と性質2019

    • 著者名/発表者名
      井戸本彩花、長尾聡、柴田直樹、樋口芳樹、廣田俊
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Oligomerization of Heme Proteins by 3D Domain Swapping2019

    • 著者名/発表者名
      Shun Hirota
    • 学会等名
      The 6th National Conference on Biophysical Chemistry (NCBPC-6)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] シトクロムc:多量化と膜相互作用2019

    • 著者名/発表者名
      廣田俊
    • 学会等名
      日本薬学会東海支部特別講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Construction of a Two-Dimensional Protein Array Utilizing a Cytochrome c555-Based Protein2019

    • 著者名/発表者名
      Cheng Xie, Masaru Yamanaka, Satoshi Nagao, Naoki Shibata, Yoshiki Higuchi, Shun Hirota
    • 学会等名
      99th Chemical Society of Japan Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Oligomerization of Azurin from Alcaligenes xylosoxidans and Characterization of Its Dimer2019

    • 著者名/発表者名
      Robby Noor Cahyono, Masaru Yamanaka, Satoshi Nagao, Shun Hirota
    • 学会等名
      99th Chemical Society of Japan Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Design of Stable Domain-Swapped Myoglobin Oligomers2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nagao, Ayaka Suda, Hisashi Kobayashi, Naoki Shibata, Yoshiki Higuchi, Shun Hirota
    • 学会等名
      99th Chemical Society of Japan Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 耐熱性シトクロムcのサブユニット界面変異によるCO応答性2量体-単量体変換特性の付与2019

    • 著者名/発表者名
      山中優、中山諒子、若井暁、藤井創太郎、三本木至宏、廣田俊
    • 学会等名
      日本化学会第99春季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 金属結合性を有するドメインスワップしたミオグロビン2量体のデザインと性質2019

    • 著者名/発表者名
      井戸本彩花、長尾聡、柴田直樹、樋口芳樹、廣田俊
    • 学会等名
      日本化学会第99春季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Supramolecular Assemblies of c-Type Cytochromes Based on 3D Domain Swapping2018

    • 著者名/発表者名
      Shun Hirota
    • 学会等名
      233rd ECS Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Construction of Protein Supramolecules by 3D Domain Swapping2018

    • 著者名/発表者名
      Shun Hirota
    • 学会等名
      The 18th Annual Meeting of the Protein Science Society of Japan (Workshop: 35th Anniversary of Protein Engineering since 1983)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 球状蛋白質のドメインスワッピングを実現するループのリデザイン2018

    • 著者名/発表者名
      志賀翔多、山中優、廣田俊、真壁幸樹
    • 学会等名
      第18回蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] NMR Study on Dynamic Properties of Cytochrome c Bound to Lipid Bicelles2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nagao, Hisashi Kobayashi, Shun Hirota
    • 学会等名
      The 18th Annual Meeting of the Protein Science Society of Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Domain Swapping-Based Assemblies of c-Type Cytochromes2018

    • 著者名/発表者名
      Shun Hirota, Satoshi Nagao, Masaru Yamanaka, Yoshiki Higuchi
    • 学会等名
      Tenth International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines (ICPP-10)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] バイセルと溶液NMRを組合せた手法で可能になるシトクロムcと脂質膜の相互作用の高分解能解析2018

    • 著者名/発表者名
      長尾聡、小林紀、廣田俊
    • 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] サブユニット界面変異による耐熱性シトクロムc′へのCo依存的2量体-単量体遷移特性の付与2018

    • 著者名/発表者名
      山中優、中山諒子、藤井創太郎、岩井暁、三本木至宏、廣田俊
    • 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] シトクロムcの多量体形成におけるアニオンの影響に関する理論的研究2018

    • 著者名/発表者名
      根木秀佳、吉田紀生、廣田俊、東雅大
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Picobiology of Metalloproteins: Vibrational Spectroscopic Studies of Cytochrome c and Hydrogenase2018

    • 著者名/発表者名
      廣田俊、太虎林、樋口芳樹、柳澤幸子、小倉尚志
    • 学会等名
      第56回日本生物物理学会年会(シンポジウム:ピコバイオロジーが目指すもの)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脂質バイセルに結合したシトクロムcの動的性質のNMR研究2018

    • 著者名/発表者名
      長尾聡、小林紀、廣田俊
    • 学会等名
      第57回NMR討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Activation/Inactivation Mechanism between the Ni-SIr and Ni-SIa States of [NiFe] Hydrogenase Studied by Utilizing Ni-SIr-to-Ni-SIa Photoactivation2018

    • 著者名/発表者名
      Hulin Tai, Shun Hirota, Koji Nishikawa, Yoshiki Higuchi, Liang-nian Ji, Zong-wan Mao
    • 学会等名
      中国化学会第十四回全国生物無機化学学術会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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