非天然多核金属中心を有する人工タンパク質触媒の創製

• 研究課題/領域番号: 20559002
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 小野田 晃 大阪大学, 工学研究科, 助教 (60366424)
• 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: 4,030千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 630千円); 2010年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2009年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2008年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
• キーワード: 金属タンパク質 / 多核金属錯体 / 鉄二核中心 / 人工タンパク質 / 酸化反応 / 進化工学 / 酵素触媒

研究概要

本研究では、タンパク質マトリクスを活用して多核金属中心を活性部位に導入することにより、新たな高機能生体触媒の創製に取り組んだ。酸素結合機能をもつ鉄二核タンパク質DcrH-Hrの機能解析結果を踏まえて、活性部位近傍のアミノ酸変異導入し、鉄二核中心の反応性の変換に成功した。また、水素発生触媒活性を有する鉄二核ヘキサカルボニル中心を導入したヒドロゲナーゼ活性を有する新規な金属タンパク質が創出に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Crystal Structure and Spectroscopic Studies of a Stable Mixed-Valent State of the Hemerythrin-like Domain of a Bacterial Chemotaxis Protein (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Onoda, Y. Okamoto, H. Sugimoto, Y. Shiro, T. Hayashi
  • 雑誌名: Inorg. Chem 巻: 50 ページ: 4892-4899
• [雑誌論文] A Hydrogenase Model System Based on the Sequence of Cytochrome c : Photochemical Hydrogen Evolution in Aqueous Media (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Sano, A. Onoda, T. Hayashi
  • 雑誌名: Chem. Commun ページ: 8229-8231
• [雑誌論文] A Chemically-controlled Supramolecular Protein Polymer Formed by a Myoglobin-based Self-assembly System (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Oohora, A. Onoda, H. Kitagishi, H. Yamaguchi, A. Harada, T. Hayashi
  • 雑誌名: Chem. Sci 巻: 2 ページ: 1033-1038
• [雑誌論文] Preparation and Reactivity of a Tetranuclear Fe(II) Core in the Metallothioneinα-Domain (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Sano, A. Onoda, R. Sakurai, H. Kitagishi, T. Hayashi
  • 雑誌名: J. Inorg. Biochem 巻: 105 ページ: 702-708
• [雑誌論文] Crystal Structure and Spectroscopic Studies of a Stable Mixed-Valent State of the Hemerythrin-like Domain of a Bacterial Chemotaxis Protein (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Onoda, Y.Okamoto, H.Sugimoto, Y.Shiro, T.Hayashi
  • 雑誌名: Inorg.Chem. 巻: 50 ページ: 4892-4899
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Hydrogenase Model System Based on the Sequence of Cytochromec : Photochemical Hydrogen Evolution in Aqueous Media (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Oohora, A.Onoda, H.Kitagishi, H.Yamaguchi, A.Harada, T.Hayashi
  • 雑誌名: Chem.Sci. ページ: 1033-1038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and Reactivity of a Tetranuclear Fe(II) Core in the Metallothionein α-Domain (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Sano, A.Onoda, R.Sakurai, H.Kitagishi, T.Hayashi
  • 雑誌名: J.Inorg.Biochem. 巻: 105 ページ: 702-708
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supramolecular Hemoprotein. Gold Nanoparticle Conjugates (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Onoda, Y. Ueya, T. Sakamoto, T. Uematsu, T. Hayashi
  • 雑誌名: Chem. Commun ページ: 9107-9109
• [雑誌論文] DNA-binding Hemoproteins Tethering Polyamine Interface (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Onoda, H. Nagai, S. Koga, T. Hayashi
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn 巻: 83 ページ: 375-377
  • NAID: 10027173310
• [雑誌論文] Supramolecular Protein. Protein Complexation via Specific Interaction Between Glycosylated Myoglobin and Sugar-binding Protein (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Nagai, A. Onoda, T. Matsuo, T. Hayashi
  • 雑誌名: Supramol. Chem 巻: 22 ページ: 57-64
• [雑誌論文] Supramolecular Hemoprotein-Gold Nanoparticle Conjugates (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Onoda, Y.Ueya, T.Sakamoto, T.Uematsu, T.Hayashi
  • 雑誌名: Chem.Commun. ページ: 9107-9109
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA-binding Hemoproteins Tethering Polyamine Interface (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Onoda, H.Nagai, S.Koga, T.Hayashi
  • 雑誌名: Bull.Chem.Soc.Jpn. 巻: 83 ページ: 375-377
  • NAID: 10027173310
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supramolecular Protein-Protein Complexation via Specific Interaction Between Glycosylated Myoglobin and Sugar-binding Protein (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Nagai, A.Onoda, T.Matsuo, T.Hayashi
  • 雑誌名: Supramol.Chem. 巻: 22 ページ: 57-64
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alignment of Gold Clusters on DNA via a DNA-recognizing Zinc Finger-Metallothionein Fusion Protein (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Ariyasu, A. Onoda, R. Sakamoto, T. Yamamura
  • 雑誌名: Bioconjugate Chem 巻: 20 ページ: 2278-2285
• [雑誌論文] Minimal Motif Peptide Structure of Metzincin Clan Zinc Peptidases in Micelles (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Onoda, T. Suzuki, H. Ishizuka, R. Sugiyama, S. Ariyasu, T. Yamamura
  • 雑誌名: J. Pep. Sci 巻: 15 ページ: 832-841
• [雑誌論文] Porphyrin Arrays Responsive to Additives. Fluorescence Tuning (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamura, S. Suzuki, T. Taguchi, A. Onoda, T. Kamachi, I. Okura
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 131 ページ: 11719-11726
• [雑誌論文] Circular Dichroism of Neutral Zinc Porphyrin-Oligonucleotide Conjugates Modified with Flexible Linker (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Onoda, M. Igarashi, S. Naganawa, K. Sasaki, S. Ariyasu, T. Yamamura
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn 巻: 82 ページ: 12880-1286
  • NAID: 10025864717
• [雑誌論文] Conjugation of Au11 Cluster with Cys-rich Peptides Containing the.-domain of Metallothionein (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Ariyasu, A. Onoda, R. Sakamoto, T. Yamamura
  • 雑誌名: Dalton Trans 巻: 21 ページ: 3742-3747
• [学会発表] 機能改変を指向した酸素運搬鉄二核タンパク質の配位アミノ酸変異体の調製および反応性の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡本泰典・小野田晃・林高史
  • 学会等名: 第44回酸化反応討論会
  • 発表場所: 大阪大学銀杏会館
  • 年月日: 2011-11-05
• [学会発表] Programmed Hemoprotein Assemblies on Metal Surfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: Akira Onoda, Yuichi Ueya, Yasuaki Kakikura, Tomoki Himiyama, Takashi Hayashi
  • 学会等名: 3rd Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC-3)
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2011-10-17
• [学会発表] シトクロムcを用いた鉄ヒドロゲナーゼ活性中心モデルの構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐野洋平・小野田晃・林高史
  • 学会等名: 第61回錯体化学討論会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] 鉄ヒドロゲナーゼシステムを指向した人工金属酵素の調製および分子間 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐野洋平・小野田晃・林高史
  • 学会等名: 分子内電子移動を利用した可視光駆動型水素発生反応、第38回生体分子科学討論会
  • 発表場所: 筑波大学筑波キャンパス
  • 年月日: 2011-06-23
• [学会発表] 鉄ヒドロゲナーゼシステムを指向した人工金属酵素の調製および分子間・分子内電子移動を利用した可視光駆動型水素発生反応 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐野洋平、小野田晃、林高史
  • 学会等名: 第38回生体分子科学討論会
  • 発表場所: 筑波大学筑波キャンパス
  • 年月日: 2011-06-23
• [学会発表] ヒドロゲナーゼモデルシステムをめざした鉄カルボニルクラスター含有タンパク質の調製および光化学水素発生反応の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐野洋平・小野田晃・林高史
  • 学会等名: 第21回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
  • 発表場所: 葉大学西千葉キャンパス
  • 年月日: 2011-05-31
• [学会発表] ヒドロゲナーゼモデルシステムをめざした鉄カルボニルクラスター含有タンパク質の調製および光化学水素発生反応の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐野洋平、小野田晃、林高史
  • 学会等名: 第21回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
  • 発表場所: 千葉大学西千葉キャンパス
  • 年月日: 2011-05-31
• [学会発表] アポニトロフォリン内部空間への共有結合を介したロジウム錯体の導入 (2011)
  • 著者名/発表者名: 福本和貴・小野田晃・林高史
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: 神奈川大学
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] アポニトロフォリン内部空間への共有結合を介したロジウム錯体の導入 (2011)
  • 著者名/発表者名: 福本和貴・小野田晃・林高史
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] ヒドロゲナーゼモデルを指向した鉄カルボニルクラスター含有タンパク質の調製と水中における水素発生反応の触媒機能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐野洋平.小野田晃.林高史
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: 神奈川大学
  • 年月日: 2011-03-28
• [学会発表] ヒドロゲナーゼモデルを指向した鉄カルボニルクラスター含有タンパク質の調製と水中における水素発生反応の触媒機能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐野洋平・小野田晃・林高史
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2011-03-28
• [学会発表] Artificial Metalloenzyme Constructed by a Covalently-linked Rhodium(I) Complex wihtin a Protein Matrix、Pacifichem2010 (2010)
  • 著者名/発表者名: 福本和喜・小野田晃・林高史
  • 学会等名: Molecular Design in Bioinorganic Chemistry# 173
  • 発表場所: ホノルル
  • 年月日: 2010-12-19
• [学会発表] Functional Characteristics of Hemerythrin-like Domain from the Prespective of its Large Substrate Tunnel、Pacifichem2010 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡本泰典・小野田晃・林高史
  • 学会等名: Molecular Design in Bioinorganic Chemistry# 173
  • 発表場所: ホノルル
  • 年月日: 2010-12-19
• [学会発表] Functional Characteristics of Hemerythrin-like Domain from the Prespective of its Large Substrate Tunnel (2010)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Okamoto, Akira Onoda, Takashi Hayashi
  • 学会等名: Pacifichem 2010, Molecular Design in Bioinorganic Chemistry #173
  • 発表場所: Honolulu, HI (USA)
  • 年月日: 2010-12-19
• [学会発表] Artificial Metalloenzyme Constructed by a Covalently-linked Rhodium(I) Complex wihtin a Protein Matrix (2010)
  • 著者名/発表者名: Katsuki Fukumoto, Akira Onoda, Takashi Hayashi
  • 学会等名: Pacifichem 2010 Molecular Design in Bioinorganic Chemistry #173
  • 発表場所: Honolulu, HI, (USA)
  • 年月日: 2010-12-19
• [学会発表] ヘムエリスリン様タンパク質内部の疎水性空孔近傍に位置する鉄二核中心の構造と反応性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡本泰典・小野田晃・杉本宏・城宜嗣・林高史
  • 学会等名: 第60回錯体化学討論会
  • 発表場所: 大阪国際交流センター
  • 年月日: 2010-09-28
• [学会発表] 鉄二核中心を有するヘムエリスリン様タンパク質の機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野田晃・佐野洋平・岡本泰典・福本和貴・林高史
  • 学会等名: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 非天然金属中心を導入した人工タンパク質触媒の創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野田晃・佐野洋平・岡本泰典・福本和貴・林高史
  • 学会等名: 第4回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] Characteristics of Diiron Site nearby Substrate Tunnel in Hemerythrin-like Domain of DcrH : Stable Mixed-Valent State and Dioxygen Binding Kinetics (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野田晃
  • 学会等名: 第2回阪大GCOE・ストラスブール大学シンポジウム
  • 発表場所: ストラスブール大学、フランス
  • 年月日: 2010-07-01
• [学会発表] システイン含有金属結合タンパク質を用いた多核金属クラスターの構築 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐野洋平・小野田晃・林高史
  • 学会等名: 第59回錯体化学討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 鉄二核中心を有するヘムエリスリン類縁タンパク質の調製とその機能改変 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小野田晃・岡本泰典・林高史
  • 学会等名: 第59回錯体化学討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] Artificial Diiron Center in Dioxygen-binding Protein (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡本泰典・小野田晃・林高史
  • 学会等名: 第14回国際生物無機化学会議(ICBIC 14)
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2009-07-27
• [学会発表] Novel Protein Catalysts Containing multinuclear Metal Cluster (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐野洋平・櫻井利恵・小野田晃・林高史
  • 学会等名: 第14回国際生物無機化学会議(ICBI C14)
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2009-07-27
• [学会発表] Novel Protein Catalysts Containing multinuclear Metal Cluster (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐野洋平・櫻井利恵・小野田晃・林高史
  • 学会等名: 第14回国際生物無機化学会議(ICBIC14)
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2009-07-27
• [学会発表] Artificial Diiron Center in Dioxygen-binding Protein (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡本泰典・小野田晃・林高史
  • 学会等名: 第14回国際生物無機化学会議(ICBIC14)
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2009-07-27
• [備考]
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~hayashiken/
• [備考]
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~hayashiken/
• [産業財産権] 複数の金属ナノ粒子とヘムタンパク質2量体由来のアポタンパク質との複合体 (2010)
  • 発明者名: 林高史、小野田晃、植屋佑一
  • 権利者名: 大阪大学
  • 出願年月日: 2010-09-10
  • 外国
• [産業財産権] ヘムタンパク質ポリマーが架橋された構造体 (2010)
  • 発明者名: 林高史、大洞光司、小野田晃
  • 権利者名: 大阪大学
  • 出願年月日: 2010-09-09
  • 外国
• [産業財産権] ヘムタンパク質ポリマーが架橋された構造体 (2010)
  • 発明者名: 林高史、大洞光司、小野田晃
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権番号: 2009-208054
  • 出願年月日: 2010-09-09
• [産業財産権] ヘムタンパク質ポリマーが架橋された構造体 (2010)
  • 発明者名: 林高史、大洞光司、小野田晃
  • 権利者名: 大阪大学
  • 出願年月日: 2010-09-09
  • 外国
• [産業財産権] 複数の金属ナノ粒子とヘムタンパク質2量体由来のアポタンパク質との複合体 (2010)
  • 発明者名: 林高史、小野田晃、植屋佑一
  • 権利者名: 大阪大学
  • 出願年月日: 2010-09-09
  • 外国
• [産業財産権] 複数の金属ナノ粒子とヘムタンパク質2量体由来のアポタンパク質との複合体 (2009)
  • 発明者名: 林高史、小野田晃、植屋佑一
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権番号: 2010-054960
  • 出願年月日: 2009-09-09
• [産業財産権] 酸素吸蔵機能を有する1次元・2次元ヘムタンパク質超分子なの構造体の構築 (2009)
  • 発明者名: 林高史、北岸宏亮、大洞光司、小野田晃、柿倉泰明
  • 権利者名: 大阪大学
  • 出願年月日: 2009-03-10
  • 外国
• [産業財産権] 酸素吸蔵機能を有する1次元・2次元ヘムタンパク質超分子なの構造体の構築 (2008)
  • 発明者名: 林高史、北岸宏亮、大洞光司、小野田晃、柿倉泰明
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権番号: 2008-061373
  • 出願年月日: 2008-03-11
  • 外国