光応答性タンパク質およびペプチドの創製と構造機能制御

• 研究課題/領域番号: 21350095
• 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: 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, 物質創成科学研究科, 教授 (90283457)
• 研究分担者: 長尾 聡 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (30452535)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円); 2012年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2011年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2010年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2009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: 光応答性 / タンパク質 / ペプチド / 構造機能相関 / 機能制御 / 金属錯体 / タンパク質構造機能相関 / タンパク質機能制御 / ペプチド質機能制御

研究概要

タンパク質やペプチドの立体構造と機能を高い空間分解能と時間分解能で制御できれば、生体内計測や医療などへの利用が期待できる新技術の開発に繋がる。本研究では、光応答性タンパク質やペプチドを作製し、これらの生体関連分子の立体構造を光制御するとともに、機能制御を行った。具体的には、タンパク質の光応答性を利用した構造機能解析、光応答性配位子の金表面固定化と金属イオンの結合制御、光応答性配位子による DNA 切断制御を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Photosensitivity of the Ni-A State of [NiFe] Hydrogenase from Desulfovibrio vulgaris Miyazaki F with Visible Light (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Osuka, Y. Shomura, H. Komori, N.Shibata, S. Nagao, Y. Higuchi, S. Hirota
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun 巻: 430 ページ: 284-288
  • NAID: 120005716864
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosensitivity of the Ni-A State of [NiFe] Hydrogenase from Desulfovibrio vulgaris Miyazaki F with Visible Light (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Osuka, Y. Shomura, H. Komori, N. Shibata, S. Nagao, Y. Higuchi, S. Hirota
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 430 号: 1 ページ: 284-288
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2012.10.136
  • NAID: 120005716864
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA Cleavage by the Photocontrolled Cooperation of ZnII Centers in an Azobenzene-Linked Dizinc Complex (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Panja, T. Matsuo, S. Nagao, S. Hirota
  • 雑誌名: Inorg. Chem 巻: 50 ページ: 11437-11445
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient Reduction of Cys110 Thiyl Radical by Glutathione in Human Myoglobin (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Nagao, O. Asami, H. Yasui, S. Hirota
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta Proteins and Proteomics 巻: 1814 ページ: 480-486
  • NAID: 120005716866
• [雑誌論文] Efficient Reduction of Cys110 Thiyl Radical by Glutathione in Human Myoglobin (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Nagao, O.Asami, H.Yasui, S.Hirota
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Proteins and Proteomics 巻: 1814 号: 4 ページ: 480-486
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2011.01.008
  • NAID: 120005716866
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA Cleavage by the Photocontrolled Cooperation of Zn^<II> Centers in an Azobenzene-Linked Dizinc Complex (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Panja, T.Matsuo, S.Nagao, S.Hirota
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 50 号: 22 ページ: 11437-11445
  • DOI: 10.1021/ic201244y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Basis of the Lactate-Dependent Allosteric Regulation of Oxygen Binding in Arthropod Hemocyanin (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Hirota, N.Tanaka, I.Micetic, P.Di Muro, S.Nagao, H.Kitagishi, K.Kano, R.S.Magliozzo, J.Peisach, M.Beltramini, L.Bubacco
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 巻: 285 ページ: 19338-19345
  • NAID: 120005716868
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytochrome c Polymerization by Successive Domain Swapping at the C-Terminal Helix (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Hirota, Y.Hattori, S.Nagao, M.Taketa, H.Komori, H.Kamikubo, Z.Wang, I.Takahashi, S.Negi, Y.Sugiura, M.Kataoka, Y.Higuchi
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 巻: 107 ページ: 12854-12859
  • NAID: 120005716875
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytochrome cPolymerization by Successive Domain Swapping at the C-Terminal Helix (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Hirota, Y. Hattori, S. Nagao, M. Taketa, H. Komori, H. Kamikubo, Z. Wang, I. Takahashi, S. Negi, Y. Sugiura, M. Kataoka, Y. Higuchi
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 107 ページ: 12854-12859
  • NAID: 120005716875
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Basis of the Lactate-Dependent Allosteric Regulation of Oxygen Binding in Arthropod Hemocyanin (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Hirota, N.Tanaka, I. Micetic, P. Di Muro,S. Nagao, H. Kitagishi, K. Kano, R. S. Magliozzo, J. Peisach, M. Beltramini, L. Bubacco
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 285 ページ: 19338-19345
  • NAID: 120005716868
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulating Copper-Binding Affinity with Photoisomerizable Azobenzene Ligand by Construction of a Self-Assembled Monolayer (2009)
  • 著者名/発表者名: I. Takahashi, Y. Honda, S. Hirota
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: 48 ページ: 6065-6068
  • NAID: 120005716863
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of Protein-Ligand Interactions by Photocleavage of a Cyclic Peptide using Phosphatidylinositol 3-Kinase SH3 Domain as Model System (2009)
  • 著者名/発表者名: I.Takahashi, S.Kuroiwa, H.Lindfors, L.Ndamba, A.Hiruma, T.Yajima, N.Okishio, M.Ubbink, S.Hirota
  • 雑誌名: Journal of peptide Science 15 ページ: 411-416
  • NAID: 120005716872
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulating Copper-Binding Affinity with Photoisomerizable Azobenzene Ligand by Construction of a Self-Assembled Monolayer (2009)
  • 著者名/発表者名: I.Takahashi, Y.Honda, S.Hirota
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 48 ページ: 6065-6068
  • NAID: 120005716863
  • 査読あり
• [学会発表] Structural Changes of Metalloproteinsand Metal-Peptide Complexes (2012)
  • 著者名/発表者名: Shun Hirota
  • 学会等名: Third Dalton Transactions International Symposium: Bioinorganic Chemistry
  • 発表場所: Suita
  • 年月日: 2012-11-14
• [学会発表] Structural Changes of Metalloproteins and Metal-Peptide Complexes (2011)
  • 著者名/発表者名: Shun Hirota
  • 学会等名: 3rd Dalton Transactions International Symposium : Bioinorganic Chemistry
  • 発表場所: 大阪大学(吹田市)(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-04
• [学会発表] Investigation and Regulation of Protein and Peptide Structural Changes (2011)
  • 著者名/発表者名: Shun Hirota
  • 学会等名: Japanese-German Scientific Cooperation in the 21st Century: Biocatalysts for Future Feedstock Utilization
  • 発表場所: Nara
  • 年月日: 2011-04-26
• [学会発表] Protein and Peptide Structural Changes: Protein Aggregation and PhotoactiveBiomaterials (2010)
  • 著者名/発表者名: Shun Hirota
  • 学会等名: Nanotechnology and Medical Sciences(ICNMS-2010)
  • 発表場所: Kolhapur, India
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] Protein and Peptide Structural Changes : Protein Aggregation and Photoactive Biomaterials (2010)
  • 著者名/発表者名: Shun Hirota
  • 学会等名: Nanotechnology and Medical Sciences (ICNMS-2010)
  • 発表場所: D.Y.Patil University (Kolhapur, India)
  • 年月日: 2010-10-02
• [学会発表] Photoregulation of Copper-Binding Affinity to the Azobenzene Ligand on Au Surface (2010)
  • 著者名/発表者名: Isao Takahashi, Yuichiro Honda, Shun Hirota, Miki Hasegawa
  • 学会等名: International Conference on Nanoscopic Colloid and Surface Science
  • 発表場所: Chiba
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Peptides, and Inorganic Compounds Incorporated with Photo-Triggering and Photo-Regulating Properties (2010)
  • 著者名/発表者名: Shun Hirota, Isao Takahashi, Halan Prakash, Satoshi Nagao, Proteins
  • 学会等名: 5th International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry (ISMSC 2010)
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2010-06-09
• [学会発表] Protein Supramolecules and Photoactive Bio-related Compounds (2010)
  • 著者名/発表者名: Shun Hirota
  • 学会等名: 2nd WCU Symposium on Nanobio Materials and Electronics (WCU-02)
  • 発表場所: Gwangju Institute of Science and Technology (Gwangju, Korea)
  • 年月日: 2010-04-23
• [学会発表] 酸化型[NiFe]ヒドロゲナーゼにおける光反応性の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大須賀久織、庄村康人、小森博文、柴田直樹、樋口芳樹、廣田俊
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 東大阪
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] 光異性化可能なアゾベンゼン配位子の表面固定による銅イオンの結合制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋勇雄、本田裕一郎、廣田俊、長谷川美貴
  • 学会等名: 第22回配位化合物の光化学討論会
  • 発表場所: 富山市
• [学会発表] Investigation and Regulation of Proteinand Peptide Structural Changes (2009)
  • 著者名/発表者名: Shun Hirota
  • 学会等名: International Symposium on Protein Structures: Stability
  • 発表場所: Interaction and Dynamics, Nara
  • 年月日: 2009-12-18
• [学会発表] Proteins, Peptides and Inorganic Compounds Incorporated with Photo-Triggering and Photo-Regulating Properties (2009)
  • 著者名/発表者名: Shun Hirota
  • 学会等名: The 9th GIST/NAIST JointSymposium on Advanced Materials
  • 発表場所: Gwangju, Korea
  • 年月日: 2009-11-18
• [学会発表] Peptides and Inorganic Compounds Incorporated with Photo-Triggering and Photo-Regulating Properties (2009)
  • 著者名/発表者名: Shun Hirota, Isao Takahashi, Halan Prakash, Yuichiro Honda, Satoshi Nagao, Proteins
  • 学会等名: The 1st NCTU-NAIST Workshop on "Molecular/Nano Science" 2009
  • 発表場所: Hsinchu, Taiwan
  • 年月日: 2009-11-13
• [学会発表] [NiFe] ヒドロゲナーゼのX線結晶構造解析と赤外分光測定(X-ray crystallographic and FT-IR studies on [NiFe] hydrogenase) (2009)
  • 著者名/発表者名: Hisao Osuka, Shin-ichi Terawaki, Yasuhito Shomura, Hirofumi Komori, Naoki Shibata, Shun Hirota, Yoshiki Higuchi
  • 学会等名: The 47th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: Tokushima
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] アゾベンゼン配位子の表面固定を利用した銅イオンの結合制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋勇雄、本田裕一朗、廣田俊
  • 学会等名: 第59回錯体化学討論会
  • 発表場所: 長崎市
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] アゾベンゼン配位子の表面固定を利用した銅イオンの結合制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋勇雄、本田裕一郎、廣田俊
  • 学会等名: 第59回錯体化学討論会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 節足動物由来ヘモシアニンの酸素結合挙動に対するpHおよび乳酸の影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 廣田俊、田中直輝、長尾聡、北岸宏亮、加納航冶、I. Micetic、M. Bertamini、L.Bubacco
  • 学会等名: 第36回生体分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2009-06-19
• [学会発表] Photoregulated Metal Binding to the Azobenzene Ligand on Au Surface (2009)
  • 著者名/発表者名: Isao Takahashi, Yuichiro Honda, Shun Hirota
  • 学会等名: 14th International Conference on Biological Inorganic Chemistry (ICBIC14)
  • 発表場所: Nagoya
• [学会発表] Bridging Ligand at the Active Site of Oxidized [NiFe] Hydrogenase (2009)
  • 著者名/発表者名: Hisao Osuka, Shun Hirota, Shin-ichi Terawaki, Yasuhito Shomura, Hirofumi Komori, Naoki Shibata, Yoshiki Higuchi
  • 学会等名: 14th International Conference on Biological Inorganic Chemistry (ICBIC14)
  • 発表場所: Nagoya
• [学会発表] Effect of Cysteine Residue on Reaction of HumanMyoglobin with Hydrogen Peroxide (2009)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Nagao, Osamu Asami, Shun Hirota
  • 学会等名: 14th International Conference on Biological Inorganic Chemistry (ICBIC14)
  • 発表場所: Nagoya
• [学会発表] Structural Origin for the Bohr Effect in Arthropod Hemocyanin (2009)
  • 著者名/発表者名: Shun Hirota, Takumi Kawahara, Mariano Beltramini, Paolo Di Muro, Richard S. Magliozzo, Jack Peisach, Linda S. Powers,Naoki Tanaka, Satoshi Nagao, Luigi Bubacco
  • 学会等名: 14th International Conference on Biological Inorganic Chemistry (ICBIC14)
  • 発表場所: Nagoya
• [学会発表] Photoregulated Metal Binding to the Azobenzene Ligand on Au Surface (2009)
  • 著者名/発表者名: I.Takahashi, Y.Honda, S.Hirota
  • 学会等名: 14th International Conference on Biological Inorganic chemistry (ICBIC14)
  • 発表場所: Nagoya
• [学会発表] ドメインスワッピングを利用したヘムタンパク質の多量体形成
  • 著者名/発表者名: 長尾聡、富岡勇也、諸井麻希、廣田俊
  • 学会等名: 第6回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] 金表面上のアゾベンゼン配位子からのCuの解離過程の考察
  • 著者名/発表者名: 高橋勇雄、小玉大典、廣田俊、長谷川美貴
  • 学会等名: 第62回錯体化学討論会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] ドメインスワッピングを利用した亜鉛置換シトクロムcの多量体形成
  • 著者名/発表者名: 長尾聡、富岡勇也、諸井麻希、廣田俊
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学
• [図書] 光で生体関連分子の構造を制御する、現代化学10月号 (2010)
  • 著者名/発表者名: 廣田俊
  • 出版者: 東京化学同人
• [備考]
  • URL: http://mswebs.naist.jp/LABs/hirota/index.html
• [産業財産権] リンカーを有するアゾ化合物及び当該アゾ化合物を用いた金属イオン回収方法 (2013)
  • 発明者名: 廣田俊、高橋勇雄、本田裕一朗
  • 権利者名: 奈良先端科学技術大学院大学
  • 取得年月日: 2013-03-08
• [産業財産権] アゾペプチド複合体 (2013)
  • 発明者名: 廣田俊、ハランプラカシュ
  • 権利者名: 奈良先端科学技術大学院大学
  • 取得年月日: 2013-02-08
• [産業財産権] 光制御ペプチド及び光制御ペプチドを用いたペプチド-蛋白質複合体形成の制御方法 (2010)
  • 発明者名: 廣田俊、濱崎勇二
  • 権利者名: 奈良先端科学技術大学院大学
  • 取得年月日: 2010-12-17