タンパク質復元に基づく古細菌、真正細菌、全生物の共通祖先の研究

• 研究課題/領域番号: 20370094
• 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: 進化生物学
• 研究機関: 東京薬科大学
• 研究代表者: 山岸 明彦 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (50158086)
• 研究分担者: 横堀 伸一 東京薬科大学, 生命科学部, 講師 (40291702) ; 赤沼 哲史 東京薬科大学, 生命科学部, 助教 (10321720)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 20,540千円 (直接経費: 15,800千円、間接経費: 4,740千円); 2010年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2009年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2008年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
• キーワード: 機能進化 / 祖先型 / 古細菌 / 真正細菌 / NDK / ジャイレース / 耐熱性 / 活性 / コンセンサス / 祖先型酵素 / 全生物の共通祖先 / IPMDH / グリシルtRNA合成酵素 / 超好熱菌

研究概要

翻訳系酵素(GlyRS)、代謝系酵素(IPMDHとNDK)、複製系酵素(ジャイレース)の祖先型酵素を作製した。翻訳系と複製系の酵素に関して、細菌祖先型酵素の作製に成功し、高度好熱菌よりも高い耐熱性を持つことが明らかとなった。代謝系酵素では、以前より研究を進めていたNDK に関していくつかの変異酵素を作製することにより、細菌、古細菌、全生物共通祖先の祖先型酵素が何れも非常に高い(100℃以上)耐熱性を持つことを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Role of N-terminus in folding of a(β/α)8-barrel protein as studied by fragmentation analysis. (2011)
  • 著者名/発表者名: Akanuma, S., Yamagishi
  • 雑誌名: Proteins 巻: 79 ページ: 221-231
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability of heterochiral hybrid membrane made of bacterial sn-G3P lipids and archaeal sn-G1P lipids. (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimada, H., Yamagishi, A.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of Bacillus circulans β-amylase activity attained using the ancestral mutation method, Protein Engineer. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamashiro K., Yokobori S., Koikeda S., Yamagishi A.
  • 雑誌名: Des.Select. 23 ページ: 519-528
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mimicking the evolution of a thermally stable monomeric four-helix bundle by fusion of four identical single-helix peptides (2010)
  • 著者名/発表者名: Akanuma, S., Matsuba, T., Ueno, E., Umeda, N., Yamagishi, A.
  • 雑誌名: J.Biochem 巻: 147 ページ: 371-379
  • NAID: 10027874484
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of Bacillus circulans β-amylase activity attained using the ancestral mutation method (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamashiro, K., Yokobori, S., Koikeda, S., Yamagishi, A.
  • 雑誌名: Protein Engineer. Des. Select. (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 好熱菌のタンパク質はなぜ熱に強いか (2009)
  • 著者名/発表者名: 赤沼哲史、山岸明彦
  • 雑誌名: 生化学 81 ページ: 1064-1071
  • NAID: 10026299826
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生命の進化と古細菌 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 雑誌名: 蛋白質核酸酵素 54(2) ページ: 108-113
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生命の進化と古細菌 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 雑誌名: タンパク質核酸酵素 53 ページ: 108-113
• [雑誌論文] Experimental evidence for the existence of a stable half-barrel subdomain in the (beta/alpha)8-barrel fold. (2008)
  • 著者名/発表者名: 赤沼哲史, 山岸明彦
  • 雑誌名: J.Mol.Biol. 382(2) ページ: 458-466
  • 査読あり
• [雑誌論文] Random mutagenesis improves the low-temperature activity of the tetrameric 3-isopropylmalate dehydrogenase from the hyperthermophile Sulfolobus tokodaii. (2008)
  • 著者名/発表者名: Sasaki M., Uno M., Akanuma, S., Yamagishi A.
  • 雑誌名: Protein Eng.Des.Sel. 21 ページ: 721-727
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental evidence for the existence of a stable half-barrel subdomain in the(beta/alpha)8-barrel fold (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Akanuma, A. Yamagishi
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 382 ページ: 458-466
  • 査読あり
• [雑誌論文] Random mutagenesis improves the low-temperature activity of the tetrameric 3-isopropylmalate dehydrogenase from the hyperthermophile Sulfolobus tokodaii. (2008)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, M., Uno, M., Akanuma, S., Yamagishi A.
  • 雑誌名: Protein Eng. Des. Sel. 21 ページ: 721-727
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prebiotic origin of glycolytic metabolism : histidine and cysteine can produce acetyl CoA from glucose via reactions homologous to non-phosphorylated Entner-Doroff pathway. (2008)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, M., Yamagishi, A., Kinoshita, K., Shida, Y., Oshima, T.
  • 雑誌名: J. Biochem. 144 ページ: 383-388
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of pH and temperature on composition of polar lipids in Thermoplasma acidophilum HO-62. (2008)
  • 著者名/発表者名: Shimada, H., Nemoto, N., Shida, Y., Oshima, T., Ymamagishi, A.
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 190 ページ: 5405-5411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solvent site-dipole field accompanying protein-ligand approach process. (2008)
  • 著者名/発表者名: Takano, N., Umezawa., J., Ikebe, K., Sonobe, Y., Yagisawa, R., Ito, J., Hamasaki, N., Mitomo, D., Miyagawa, H., Yamagihshi, A., Higo, J.
  • 雑誌名: Chem-Bio. Informatics J. 8 ページ: 14-24
  • 査読あり
• [雑誌論文] 原核生物における細胞骨格の進化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 亀井綾美, 山岸明彦
  • 雑誌名: タンパク質核酸酵素 53 ページ: 1759-1764
• [学会発表] 祖先型アミノ酸が保持されたNAD結合部位の置換による好熱菌由来脱水素酵素の低温高活性化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 徳永千尋、赤沼哲史、大貫若菜、林清香、山岸明彦
  • 学会等名: BMB2010(第33回日本分子生物学会年会/第83回日本生化学会大会)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-01
• [学会発表] 酵素のアミノ酸組成単純化の試みと祖先酵素のアミノ酸組成に関する考察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 島田眞実, 佐藤結, 阿部勇理也, 赤沼哲史, 山岸明彦
  • 学会等名: BMB2010(第33回日本分子生物学会年会/第83回日本生化学会大会)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-01
• [学会発表] タンパク質工学の二十年 進化工学から祖先型耐熱化へ (2010)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 学会等名: 生物工学部会発足20周年記念行事
  • 発表場所: 東京(特別講演)
  • 年月日: 2010-12-01
• [学会発表] 生命の起源 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 学会等名: 第10回自然科学研究機構シンポジウム『多彩な地球の生命-宇宙に仲間はいるのか-』
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-10-01
• [学会発表] 祖先型設計による耐熱性タンパク質の構築 (2010)
  • 著者名/発表者名: 赤沼哲史、横堀伸一、小林愛美、山岸明彦
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質学会年会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 演題:生命の起源と初期進化:遺伝情報から何が分かるか (2010)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 学会等名: 第12回日本進化学会大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 中立異変の蓄積を減らした祖先型タンパク質間の比較による配列-安定性相関の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 赤沼哲史、山口美奈子、小林愛美、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] タンパク質工学の二十年 進化工学から祖先型耐熱化へ (2010)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 学会等名: 生物工学部会発足20周年記念行事
  • 発表場所: 東京(招待講演)
• [学会発表] 古細菌/真正細菌共通祖先の持っていた蛋白質の復元とその特徴 (2010)
  • 著者名/発表者名: 赤沼哲史、横堀伸一、小林愛美、山岸明彦
  • 学会等名: 第35回生命の起源および進化学会学術講演会
  • 発表場所: 函館
• [学会発表] 古細菌/真正細菌の共通祖先の持っていた蛋白質の復元とその特徴 (2010)
  • 著者名/発表者名: 赤沼哲史、横堀伸一、小林愛美、山岸明彦
  • 学会等名: 第35回生命の起源および進化学会学術講演会
  • 発表場所: 函館
• [学会発表] 祖先型グリシルtRNA合成酵素の研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 羽根晃平, 清水秀明, 横堀伸一, 山岸明彦
  • 学会等名: 第34回生命の起源および進化学会学術講演会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2009-03-17
• [学会発表] 100℃を超える温度でも安定な天然および人工タンパク質の熱変性解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 赤沼哲史、冨士田彩子、金城健太、上野絵美、松葉拓、根本直樹、山岸明彦
  • 学会等名: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 熊本
• [学会発表] ゲノム情報から探る太古の生命 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合学会2009年大会
  • 発表場所: 幕張
• [学会発表] 生物の共通の祖先のタンパク質の再現と生育温度 (2009)
  • 著者名/発表者名: 赤沼哲史、木村光夫、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 日本Achaea研究会第22回講演会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 生物の共通の祖先の蛋白質の再現からその生育温度を推定する (2009)
  • 著者名/発表者名: 赤沼哲史、木村光夫、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 第11回日本進化学会大会(札幌大会)
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 遺伝子情報から推定された蛋白質の解析から全生物の共通祖先の性質を推測する:全生物の共通祖先は(超)好熱性だったかのか (2009)
  • 著者名/発表者名: 横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 日本遺伝学会第81回大会
  • 発表場所: 松本(招待講演)
• [学会発表] 生命の初期進化と全生物の共通祖先 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸(企画シンポジウム講演)
• [学会発表] 祖先型変異導入によるグリセロールキナーゼの熱安定化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 福田靖久、田村隆、阿部明香、岸本高英、曽我部敦、渡辺敬子、山岸明彦、稲垣賢二
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] 古細菌祖先型と真正細菌祖先型ヌクレオシドニリン酸キナーゼの耐熱性の違い (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林愛美、赤沼哲史、根本直樹、木村光男、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島
• [学会発表] Thermal stability and catalytic properties of resurrected ancestral types of nucleoside diphosphate kinase. (2009)
  • 著者名/発表者名: 赤沼哲史、横堀伸一、小林愛美、山岸明彦
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 祖先型グリシルtRNA合成酵素の研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 羽根晃平、清水秀明、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 第34回生命の起原および進化学会学術講演会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] 生命の初期進化:どこまでわかったか (2009)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 学会等名: 生命科学研究シンポジウム2009
  • 発表場所: 東京(特別講演)
• [学会発表] 生物の共通の祖先の蛋白質の再現からその生育温度を推定する (2009)
  • 著者名/発表者名: 赤沼哲史、木村光夫、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 第11回日本進化学会大会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 遺伝子情報から推定された蛋白質の解析から全生物の共通祖先の性質を推測する:全生物の共通祖先は(超)好熱性だったかのか (2009)
  • 著者名/発表者名: 横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 日本遺伝学会第81回大会 2009/9(招待講演)
  • 発表場所: 松本
• [学会発表] 生命の初期進化と全生物の共通祖先 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] 古細菌祖先型と真正細菌祖先型ヌクレオシド二リン酸キナーゼの耐熱性の違い (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林愛美、赤沼哲史、根本直樹、木村光男、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島
• [学会発表] Thermal stability and catalytic properties of resurrected ancestral types of nucleoside diphosphate Kinase (2009)
  • 著者名/発表者名: 赤沼哲史、横堀伸一、小林愛美、山岸明彦
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 酵素の祖先型改変耐熱化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 学会等名: BMB2008
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] 祖先型アミノ酸配列から成るDNAシャイレースBサブユニットの解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岩見祥子, 横井珠希, 金城健太, 渡辺英哲, 横堀伸一, 赤沼哲史, 山岸明彦
  • 学会等名: BMB2008
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] 超好熱菌由来の他基質アミノトランスフェラーゼ (2008)
  • 著者名/発表者名: 金城健太, 赤沼哲史, 玉腰雅忠, 田之倉優, 山岸明彦
  • 学会等名: BMB2008
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] 遺伝子重複と融合によるホモダイマータンパク質の安定化とその意義 (2008)
  • 著者名/発表者名: 赤沼哲史, 上野絵美, 松葉拓, 山岸明彦
  • 学会等名: BMB2008
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] 古細菌の脂質生合成に関わるTIMバレル酵素の構造と他のTIMバレル酵素と比較 (2008)
  • 著者名/発表者名: 冨士田彩子, 根本直樹, 阿部勇理也, 宮園健一, 田之倉優, 赤沼哲史, 山岸明彦
  • 学会等名: BMB2008
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] 2種類のTIMバレル酵素によるキメラ酵素の作製と解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 阿部勇理也, 間瀬朋子, 赤沼哲史, 山岸明彦
  • 学会等名: BMB2008
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] 進化分子工学的手法により更に低温活性化した変異酵素の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 林清香, 佐々木道香, 赤沼哲史, 山岸明彦
  • 学会等名: BMB2008
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] 超好熱菌古細菌由来II型シャペロニンの低温適応化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中川あゆみ, 神前太郎, 牛奥修三, 高橋一暢, 中村敬, 岡俊彦, 桑島邦博, 山岸明彦, 養王田正文
  • 学会等名: BMB2008
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] 好熱好酸性古細菌Thermoplasma acidophilum由来チューブリンホモログTaFtsZ1の性質解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 亀井綾美, 原太志, 山岸明彦
  • 学会等名: BMB2008
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] Thermoplasma acidophilumのもうひとつのチューブリン様タンパク質TaFtsZ2の重合特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 川名浩平, 亀井綾美, 山城寛, 山岸明彦
  • 学会等名: BMB2008
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] TIM-barrel構造に含まれる安定なhalf-barrelサブドメインの同定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 赤沼哲史, 山岸明彦
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-12-01
• [学会発表] 酵素の祖先型改変 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 学会等名: 第8回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-06-10
• [学会発表] 蛋白質周辺における水の強調的な流れの分子動力学シミュレーションによる解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 梅澤公二, 肥後順一, 山岸明彦, 中村春木, 田代櫻子, 神藤平三郎
  • 学会等名: 第8回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-06-10
• [学会発表] 2量体および4量体構造を持つ耐熱性イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素の低温高活性化に寄与する変異の比較 (2008)
  • 著者名/発表者名: 林清香, 佐々木道香, 赤沼哲史, 山岸明彦
  • 学会等名: 第8回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-06-10
• [学会発表] フラグメント化したTIMバレルタンパク質の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森覚史, 赤沼哲史, 山岸明彦
  • 学会等名: 第8回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-06-10
• [学会発表] 復元した祖先型DNAシャイレースの熱安定性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 横井珠希, 岩見祥子, 金城健太, 渡邊英哲, 横堀伸一, 赤沼哲史, 山岸明彦
  • 学会等名: 第8回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-06-10
• [学会発表] New way of designing thermostable enzymes by using phylogenetic trees. (2008)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 学会等名: BIT's 1st Annual World Congress of Industrial Biotechnology, 2008 (iBio-2008)
  • 発表場所: Hangzhou, China
• [学会発表] 酵素の祖先型改変 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 学会等名: 第8回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 復元した祖先型DNA ジャイレースの熱安定性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 横井珠希、岩見祥子、金城健太、渡邊英哲、横堀伸一、赤沼哲史、山岸明彦
  • 学会等名: 第8回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 酵素の祖先型改変耐熱化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] New Way of Designing Termostable Enzymes by Using Phylogenetic Trees (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Yamagishi
  • 学会等名: BIT 1st Annual World Congress ofibio-2008 Focused Even for Industrial Biotecnology
  • 発表場所: Hnagzhou, China
• [学会発表] 海底熱水噴出地帯における古細菌の多様性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 加藤真悟, 大場裕紀, 小林智織, 井上和彦, 横堀伸一, 山岸明彦
  • 学会等名: 第21回日本Archaea研究会講演会
  • 発表場所: 那覇
• [学会発表] 好熱好酸古細菌Thermoplasma acidophilum由来TaFtsZlの性質 (2008)
  • 著者名/発表者名: 亀井綾美, 原太志, 横堀伸一, 山岸明彦
  • 学会等名: 第21回日本Archaea研究会講演会
  • 発表場所: 那覇
• [学会発表] 2種類の耐熱性イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素の常温高活性化型異変異体の比較 (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐々木道香, 林清香, 宇野真由美, 赤沼哲史, 山岸明彦
  • 学会等名: 第21回日本Archaea研究会講演会
  • 発表場所: 那覇
• [図書] 第2章 遺伝子情報をさかのぼり祖先の姿をさぐる、生命の起原をさぐる:宇宙からよみとく生物進化(奥野誠、馬場昭次、山下雅道編) (2010)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 出版者: 東大出版会
• [図書] 第1章 生命進化における極限環境、新しい生物学第10巻極限環境生物学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 出版者: 岩波
• [図書] 生命の起原をさぐる:宇宙からよみとく生物進化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 総ページ数: 19
  • 出版者: 東大出版会
• [図書] 新しい生物学第10巻極限環境生物学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 総ページ数: 44
  • 出版者: 岩波書店
• [図書] 生命の進化と古細菌、蛋白質核酸酵素(54(2)) (2009)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
• [図書] 第1章 生命の起源と初期進化、海洋生命系のダイナミクス・シリーズ第1巻「海洋の生命史」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦
  • 出版者: 東海大学出版会
• [図書] 海洋生命系のダイナミクス・シリーズ 第1巻「海洋の生命史」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦, 他
  • 総ページ数: 17
  • 出版者: 東海大学出版会
• [図書] 微生物の辞典 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦(渡邊信, 他編集)
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 朝倉書店
• [備考] ホームページ等 山岸明彦、特集原子、分子から見た生命、化学進化から全生物の祖先へ-好熱菌誕生への道のりー(談:山岸明彦)、オンラインマガジンゑれきてる、2010年3月号
  • URL: http://www.toshiba.co.jp/elekitel/special/2010/19/sp_01_a.htm