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転写・翻訳反応のQCM法による時空間的解析

研究課題

研究課題/領域番号 22225005
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 生体関連化学
研究機関山形大学 (2011-2013)
東京工業大学 (2010)

研究代表者

岡畑 惠雄 (岡畑 恵雄)  山形大学, 理工学研究科, 教授 (80038017)

研究分担者 古澤 宏幸  山形大学, 理工学研究科, 准教授 (60345395)
高橋 俊太郎  甲南大学, 付置研究所, 講師 (40456257)
研究期間 (年度) 2010-05-31 – 2014-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2013年度)
配分額 *注記
152,100千円 (直接経費: 117,000千円、間接経費: 35,100千円)
2013年度: 32,760千円 (直接経費: 25,200千円、間接経費: 7,560千円)
2012年度: 32,760千円 (直接経費: 25,200千円、間接経費: 7,560千円)
2011年度: 42,380千円 (直接経費: 32,600千円、間接経費: 9,780千円)
2010年度: 44,200千円 (直接経費: 34,000千円、間接経費: 10,200千円)
キーワード水晶発振子 / QCMバイオセンサー / 翻訳反応 / 翻訳開始機構 / 翻訳増強配列 / リボソーム / mRNA / タンパク質 / QCM / 翻訳速度 / mRNA / 質量変化 / 翻訳効率 / 水晶発振子(QCM
研究概要

本研究の目的は、微量天秤として知られる水晶発振子マイクロバランス(QCM)をバイオセンサーとして用い、生体内タンパク質合成反応である翻訳反応の定量的な解析および機構解明を行うことである。従来ではこうした翻訳反応の研究ではラジオアイソトープでラベル化されたアミノ酸を用いて生成したタンパク質量を電気泳動法で確認するといった手法が用いられており反応の「その場」観察は困難であったが、QCM装置を適用することで生成した産物の「その場」観察が可能になると期待できる。
昨年度までに、センサー表面上に固定されたレセプター分子により翻訳反応でリボソームから生成されたタンパク質を補足し、その生成量を質量増分として定量的にモニターできること、その翻訳速度は1分間に11アミノ酸程度であることを明らかにしてきた。
本年度は、翻訳反応の律速段階であると言われている翻訳開始過程の機構を明らかにすることを目指し、mRNA上に結合しまた一方で迅速にスライドしなければならないリボソームの相反するmRNAとの相互作用において、翻訳量を増加させることが知られているRNA上の特異な翻訳増強配列が翻訳開始時にリボソームをmRNAから解離しやすくし、スムーズにペプチド伸長過程へと移行させていることを明らかにした。これは本研究の特色であるQCM装置の「その場」観察が可能な利点を活かし翻訳反応の詳細な動的観察から初めて明らかにされたことであり、米国化学会誌(JACS)にその成果を発表した。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2014 2013 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (20件) (うち査読あり 20件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (21件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Arginine Arrangement of Bacteriophage λ N-Peptide Plays a Role as a Core Motif in GNRA Tetraloop RNA Binding2014

    • 著者名/発表者名
      H. Furusawa, S. Fukusyo, and Y. Okahata
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 15 号: 6 ページ: 865-871

    • DOI

      10.1002/cbic.201300809

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Translation Enhancer Improves the Ribosome Liberation from Translation Initiation2013

    • 著者名/発表者名
      S. Takahashi, H. Furusawa, T. Ueda, and Y. Okahata
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 135 号: 35 ページ: 13096-13106

    • DOI

      10.1021/ja405967h

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of Thiol-Disulfide Exchange Reactions between DsbA and DsbB over a Wide pH Range2013

    • 著者名/発表者名
      K. Yazawa, H. Furusawa, and Y. Okahata
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 42 号: 3 ページ: 241-243

    • DOI

      10.1246/cl.2013.241

    • NAID

      10031155766

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-time Monitoring of Intermediates Reveals the Reaction Pathway in the Thiol-Disulfide Exchange between Disulfide Bond Formation Protein A (DsbA) and B (DsbB) on a Membrane-immobilized Quartz Crystal Microbalance (QCM) System2013

    • 著者名/発表者名
      K. Yazawa, H. Furusawa, and Y. Okahata
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 288 号: 50 ページ: 35969-35981

    • DOI

      10.1074/jbc.m113.519876

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Monitoring and Kinetic Analysis of the Molecular Interactions by Which a repress Protein, PhaR, Binds to Target DNAs and poly[R-3-hydrocybutyrate]2013

    • 著者名/発表者名
      M. Yamada, S. Takahashi, Y. Okahata, Y. Doi, and K. Numata
    • 雑誌名

      AMB Express

      巻: 3 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1186/2191-0855-3-6

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Importance of the physicochemical properties of fluorescence dyes for obtaining target-specific in vivo images by membrane-permeable macromolecular imaging probes2013

    • 著者名/発表者名
      Kuchimaru T, Kadonosono T, Corona C, Dwight SJ, McDougall M, Takahashi S, Mori T, Okahata Y, Kizaka-Kondoh S
    • 雑誌名

      J Pharmacol Tech Drug Res

      巻: 2:3 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.7243/2050-120x-2-2

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Kinetic Monitoring of Site-Directed Mutational β-Amylase Catalysis on a 27-MHz QCM2012

    • 著者名/発表者名
      T. Mori, M. Shibata, T. Nihira, B. Mikami, and Y. Okahata
    • 雑誌名

      J. Mol. Cat B: Enzyme

      巻: 82 ページ: 121-128

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-time monitoring of step-wise transcription reaction on a quartz-crystal microbalance reveals how RNA polymerase regulates its activity2012

    • 著者名/発表者名
      S. Takahashi, K. Hisanaga, A. Yoshida, and Y. Okahata
    • 雑誌名

      Anal. Biochem.

      巻: 421 ページ: 732-741

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ monitoring of a trace intermediate during DNA phosphorylation by T4 polynucleotide kinase for transient kinetic studies2012

    • 著者名/発表者名
      H. Furusawa, K. Uemura, H. Yoshimine, and Y. Okahata
    • 雑誌名

      Analyst

      巻: 137 ページ: 1334-1337

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kinetics of Iterative Carbohydrate Transfer to Polysaccharide Catalyzed by Chondroitin Polymerase on a Highly Sensitive Flow-Type 27 MHz Quartz- Crystal Microbalance2012

    • 著者名/発表者名
      T. Mori, T. Kodera, H. Yoshimine, Y. Kakuta, N. Sugiura, K.Kimata, and Y. Okahata
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 18 ページ: 7388-7393

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Traveling time of a translating ribosome along mRNA monitored directly on a quartz crystal microbalance2012

    • 著者名/発表者名
      S. Takahashi, K. Tsuji, T. Ueda, and Y. Okahata
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 134 ページ: 6793-6800

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adsorption behaviors of recombinant E-cadherin-IgG Fc fusion protein on polystyrene surface2012

    • 著者名/発表者名
      S. Sakai, J. Kim, B. Hexig, Y. Okahata, C.S. Cho, and T. Akaike
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces B: Biointerfaces,

      巻: 42 ページ: 137-140

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single Molecular Enzymatic Elongation of Hyaluronan Polymers visualized by High-Speed Atomic Force Microscopy2012

    • 著者名/発表者名
      T. Mori, A. Hirose, T. Hagiwara, M. Ohtsuka, Y. Kakuta, K. Kimata, and Y. Okahata
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.,

      巻: 134 ページ: 20254-20257

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polymer nanoparticle-protein interface. Evaluation of the contribution of positively charged functional groups to protein affinity2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Yonamine, K. Yoshimatsu, S. H. Lee, Y. Hoshino, Y. Okahata, and K. J. Shea
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interface,

      巻: 5 ページ: 374-379

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kinetic Studies of Dextransucrase Enzyme Reactions on a Substrate- or Enzyme-Immobilized 27-MHz Quartz-Crystal Microbalance2011

    • 著者名/発表者名
      T, Nihira, T. Mori, M. Asakura, and Y. Okahata
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 27 ページ: 2107-2111

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-Molecule Force Spectroscopy for Studying Kinetics of Enzymatic Dextran Elongations2011

    • 著者名/発表者名
      T. Mori, M. Asakura, and Y. Okahata
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 133 ページ: 5701-5703

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Small Mass-Change Detectable Quartz Crystal Microbalance and Its Application to Enzymatic One-Base Elongation on DNA2011

    • 著者名/発表者名
      H. Yoshimine, T. Kojima, H. Furusawa, and Y. Okahata
    • 雑誌名

      Anal. Chem.

      巻: 83 ページ: 8741-8747

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Covalent Modification of DNA with Azetidinium Lipids2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Yonamine, T.Kawasaki, Y.Okahata
    • 雑誌名

      Chem.Lett.

      巻: 39 ページ: 84-85

    • NAID

      10027176838

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vertically-Aligned Multilayer Films of Monodispersed Helical Polypeptides with Micrometer Thickness via Simple Cast2010

    • 著者名/発表者名
      K.Kishihara, M.Naito, Y.Okahata
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 26 ページ: 9166-9169

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kinetic Analyses of Bindings of Shiga-like Toxin to Clustered and Dispersed Gb3 Glyco-Arrays on a Quartz-crystal Microbalance2010

    • 著者名/発表者名
      T.Mori, T.Otsuka, Y.Okahata
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 26 ページ: 14118-14125

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] mRNA配列に制御された翻訳終結反応の解析2012

    • 著者名/発表者名
      ○高橋 俊太郎、上田 拓也、岡畑 惠雄
    • 学会等名
      第14回日本RNA学会年会
    • 発表場所
      東北大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 翻訳反応解析(1)終結過程の動力学解析2011

    • 著者名/発表者名
      高橋俊太郎、日下部峻斗、岡畑惠雄
    • 学会等名
      第92回日本化学会春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学
    • 年月日
      2011-03-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 翻訳反応解析(2)タンパク質シークエンスの効果2011

    • 著者名/発表者名
      日下部峻斗、高橋俊太郎、岡畑惠雄
    • 学会等名
      第92回日本化学会春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学
    • 年月日
      2011-03-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 翻訳反応解析(3)伸長過程のダイナミクス2011

    • 著者名/発表者名
      廣瀬敦、高橋俊太郎、岡畑惠雄
    • 学会等名
      第92回日本化学会春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学
    • 年月日
      2011-03-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] キチナーゼ修飾探針を用いたAFMフォースマッピングによるキチンフィルムへの結合・分解挙動の直接観察

    • 著者名/発表者名
      ○宍戸 啓介、森 俊明、岡畑 惠雄
    • 学会等名
      第62会高分子学会年次大会
    • 発表場所
      京都国際会館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ベロ毒素修飾探針を用いたAFM フォースマッピングによる脂質膜中におけるGb3 セラミドの分布観察

    • 著者名/発表者名
      ○森 俊明、小泉 翔平、岡畑 惠雄
    • 学会等名
      第62会高分子学会年次大会
    • 発表場所
      京都国際会館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 水晶発振子を用いた大腸菌ジスルフィド結合形成システムの機構解明

    • 著者名/発表者名
      ○矢澤 健二郎、古澤 宏幸、岡畑 惠雄
    • 学会等名
      第23回バイオ高分子シンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 全反射蛍光顕微鏡を用いたDNA支持型脂質膜上での膜タンパク質の動的挙動解析

    • 著者名/発表者名
      ○古澤 宏幸、辻 健太郎、岡畑 惠雄
    • 学会等名
      第23回バイオ高分子シンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 水晶発振子アドミッタンス法を用いるRNA鎖の動的構造変化の追跡

    • 著者名/発表者名
      ○古澤 宏幸、春原 有美子、吉田 亜矢、岡畑 惠雄
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 水晶発振子アドミッタンス法を用いるHfqのRNAシャペロン活性の動的解析

    • 著者名/発表者名
      ○古澤 宏幸、吉田 亜矢、岡畑 惠雄
    • 学会等名
      第7回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Analyses of Biomolecular Interface by QCM

    • 著者名/発表者名
      ○Yoshio Okahata and Hiroyuki Furusawa
    • 学会等名
      International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
    • 発表場所
      東北大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A New Method to Analyze Enzyme Reactions using a 27-MHz QCM

    • 著者名/発表者名
      ○Yoshio Okahata
    • 学会等名
      International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
    • 発表場所
      東北大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 全反射蛍光顕微鏡を用いたDNA二重鎖形成の一分子観察(1)

    • 著者名/発表者名
      ○古澤 宏幸、矢澤 健二郎、岡畑 惠雄
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 全反射蛍光顕微鏡を用いたDNA二重鎖形成の一分子観察(2)

    • 著者名/発表者名
      ○矢澤 健二郎、古澤 宏幸、岡畑 惠雄
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] QCM法を用いた翻訳フレームシフトの動力学解析

    • 著者名/発表者名
      ◯宍戸 啓介、高橋 俊太郎・岡畑 惠雄
    • 学会等名
      第22回バイオ・高分子シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学先端研
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 翻訳速度に依存した翻訳異常終結の評価

    • 著者名/発表者名
      ○廣瀬 敦、高橋 俊太郎、岡畑 惠雄
    • 学会等名
      第6回バイオ関連化学合同シンポジウム2012
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 翻訳速度と翻訳異常終結の関連性評価

    • 著者名/発表者名
      ○廣瀬 敦、高橋 俊太郎、上田 拓也、岡畑 惠雄
    • 学会等名
      第14回日本RNA学会年会
    • 発表場所
      東北大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 翻訳フレームシフトの動力学

    • 著者名/発表者名
      ○宍戸 啓介、高橋 俊太郎、(東大新領域)上田 拓也、岡畑 惠雄
    • 学会等名
      第14回日本RNA学会年会
    • 発表場所
      東北大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 翻訳反応解析(1) 終結過程の動力学解析

    • 著者名/発表者名
      ○高橋 俊太郎、日下部 峻斗、岡畑 惠雄
    • 学会等名
      第92回日本化学会春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 翻訳反応解析(2) タンパク質シークエンスの効果

    • 著者名/発表者名
      ○日下部 峻斗、高橋 俊太郎、岡畑 惠雄
    • 学会等名
      第92回日本化学会春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 翻訳反応解析(3) 伸長過程のダイナミクス

    • 著者名/発表者名
      ○廣瀬 敦、高橋 俊太郎、岡畑 惠雄
    • 学会等名
      第92回日本化学会春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] バイオセンシングのための水晶発振子マイクロバランス法―原理から応用例まで2013

    • 著者名/発表者名
      岡畑 惠雄
    • 総ページ数
      320
    • 出版者
      講談社
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 岡畑・古澤研究室

    • URL

      http://okahata-furusawa-lab.yz.yamagata-u.ac.jp/okahata-furusawa-lab/Top_Page.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 岡畑・古澤研究室

    • URL

      http://okahata-furusawa-lab.yz.yamagata-u.ac.jp/okahata-furusawa-lab/Top_Page.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.okahata-lab.bio.titech.ac.jp/Okahata_Mori_Lab/Top_Page.html

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

URL: 

公開日: 2010-08-23   更新日: 2019-07-29  

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