| 研究課題/領域番号 |
20K05701
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分37010:生体関連化学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
松井 敏高 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (90323120)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | ヘム / ビリン / 蛍光タンパク質 / テトラピロール / タンパク質ラベル化 / ヘム代謝 / 蛋白質ラベル化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、特殊な生成物（特殊ビリン）を与える新たなヘム代謝反応が続々と発見されているが、高感度検出法が存在しないため、その生体内での挙動は不明である。本研究では、タンパク質工学的手法によって特殊ビリン選択的な蛍光タンパク質を開発し、新規ヘム代謝反応の生体内進行や基礎的な反応特性、さらには生理的意義の解明を目指す。また、特殊ビリンを選択的に結合する性質を利用し、新たなタンパク質ラベル化技術の開発にも取り組む。
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| 研究成果の概要 |
特殊なヘム分解反応生成物（特殊ビリン）の高感度検出を目指し、新規蛍光タンパク質の開発に取り組んだ。既存の蛍光タンパク質の改変により、S置換型ビリルビンの選択的な検出に成功した。また、数種の特殊ビリンに対して、プレートアッセイによる大規模スクリーニングなどを行なった。一方で結核菌MhuDの分光測定を行い、歪んだヘムの構造と電子状態を解明した。ヘム黄色ブドウ球菌IsdGの新規生成物の構造も決定し、歪んだヘムの特殊な分解機構を明らかにした。さらに、菌体が生成するヘム代謝物を解析し、実際のin vivo反応の予備的な解明に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
S置換型ビリンの選択的検出が可能な蛍光タンパク質の開発により、今後、生体内での挙動を解明する基盤技術が得られた。基質の立体的な歪みを利用し新たな酵素反応の機構には興味が持たれており、電子状態を含む詳細な酵素構造の解明や反応様式の確定は、今後の該当分野の研究進展に重要な知見を与えた。また、病原性細菌の増殖に重要な酵素反応における複数様式の発見は、新たな薬剤の開発が期待されるだけでなく、代謝物の直接決定の重要性も明らかにした。
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