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炭酸脱水酵素を利用した選択的二酸化炭素捕捉水和触媒の開発と固体炭酸への転換

研究課題

研究課題/領域番号 24550173
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 環境関連化学
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

島原 秀登  北陸先端科学技術大学院大学, ナノマテリアルテクノロジーセンター, 助教 (40313704)

連携研究者 大久保 忠恭  大阪大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (90272997)
小林 祐次  大阪大学, 工学研究科(研究院), 特任教授 (20127228)
長尾 秀実  金沢大学, 自然科学研究科(大学院), 教授 (30291892)
杉森 公一  金沢大学, 大学教育開発・支援センター, 准教 (40581632)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード炭酸脱水酵素 / バイオミメティクス / 地球温暖化 / 二酸化炭素 / 固体炭酸 / ナクレイン / CCS / CCS
研究成果の概要

大気又は排出CO2を固体炭酸として貯蔵するCCS技術が注目を浴び低コストを実現する触媒開発が待望される.本研究ではCaCO3を主成分とする貝殻の形成にCa2+結合型炭酸脱水酵素が関与することに着目,本酵素の3つの性質「低濃度CO2選択的捕捉する特異性/高いCO2水和触媒能/Ca2+結合能」による貝殻形成に係る仕組みが適切に模倣されれば,CO2を効率的にCaCO3結晶に転換する仕組みを開発することが可能となる.今回,高活性酵素変異体と新たに見出した結晶析出法を利用,固体炭酸形成反応を高効率化し,同時に本酵素触媒機構から中心的機能を抽出し,実用性の高い触媒モジュール開発を目的とする研究を行った.

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うちオープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件、 査読あり 5件) 学会発表 (18件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 生体高分子の触媒科学-金属含有蛋白質のプロトン輸送の機構解明-2014

    • 著者名/発表者名
      島原秀登,Muhamad Koyimatu,杉森公一,長尾秀実
    • 雑誌名

      北陸先端科学技術大学院大学共有計算サーバ使用成果報告2013

      巻: IS-TM-2014-001 ページ: 34-34

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Π-stacking Interaction between Heterocyclic Rings in a Reaction Field of Biological System2014

    • 著者名/発表者名
      Muhamad KOYIMATU, Hideto SHIMAHARA, Kimikazu SUGIMORI, Kazutomo KAWAGUCHI, Hiroaki SAITO, and Hidemi NAGAO
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: volume 1

    • DOI

      10.7566/jpscp.1.012055

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Approach to Water Molecule Dynamics Associated with Motion of Catalytic Moiety2013

    • 著者名/発表者名
      Hideto Shimahara*, Kimikazu Sugimori, Muhmad Koyimatu, Hidemi Nagao, Tadayasu Ohkubo, and Yuji Kobayashi
    • 雑誌名

      AIP Conf. Proc.

      巻: 1518 ページ: 610-613

    • DOI

      10.1063/1.4794643

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Model for Assessing Properties of Local Structures in Metalloprotein2013

    • 著者名/発表者名
      Muhamad Koyimatu, Hideto Shimahara, Masashi Iwayama, Kimikazu Sugimori, Kazutomo Kawaguchi, Hiroaki Saito, Hidemi Nagao
    • 雑誌名

      AIP Conf. Proc.

      巻: 1518 ページ: 626-629

    • DOI

      10.1063/1.4794647

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 去勢抵抗性前立腺がん治療をめぐる新薬開発競争:構造基盤阻害剤設計に布石2013

    • 著者名/発表者名
      島原秀登
    • 雑誌名

      ファルマシア

      巻: 49 ページ: 67-67

    • NAID

      110010010677

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nucleosome Structural Changes Induced by Binding of Non-histone Chromosomal Proteins HMGN1 and HMGN22013

    • 著者名/発表者名
      Hideto Shimahara*, Takaaki Hirano, Kouichi Ohya, Shun Matsuta, Sailaja S. Seeram, and Shin-ichi Tate
    • 雑誌名

      FEBS Open Bio

      巻: 3 号: 1 ページ: 184-191

    • DOI

      10.1016/j.fob.2013.03.002

    • NAID

      120005469618

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 炭酸脱水酵素の触媒反応に見られるプロトン移動の解明に向けた実験・理論的アプローチ2014

    • 著者名/発表者名
      島原 秀登,ムハマド コイマツ,杉森 公一,齋藤 大明,川口 一朋,長尾 秀実
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス(広島県東広島市)
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical Study of Tautomerization and Conformations of His64 in Human Carbonic Anhydrase II2014

    • 著者名/発表者名
      Koyimatu Muhamad,Shimahara Hideto,Sugimori Kimikazu,Saito Hiroaki,Kawaguchi Kazutomo,Nagao Hidemi
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス(広島県東広島市)
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Chemical Exchange between Two Conformations within His64 in a Mutant of Carbonic Anhydrase Is Sufficiently Slow on the NMR Timescale炭酸脱水酵素のある変異体のHis64の2つの配向の間の化学交換はNMR時間軸上十分遅い2013

    • 著者名/発表者名
      島原 秀登
    • 学会等名
      第 51 回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      京都,国立京都国際会館
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Theoretical Study of a pi-stacking Interaction Effect to the Orientation of His64 of Carbonic Anhydrase2013

    • 著者名/発表者名
      Muhamad Koyimatu, Hideto Shimahara, Kimikazu Sugimori, Tetsuya Sugimori, Kazutomo Kawaguchi, Hiroaki Saito, Hidemi Nagao
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都,京都テルサ(京都府民総合交流プラザ)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 酵素触媒を用いた二酸化炭素捕捉技術の開発2013

    • 著者名/発表者名
      島原秀登
    • 学会等名
      環境科学会2013年会
    • 発表場所
      静岡,静岡県コンベンションアーツセンター「GRANSHiP」
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Π-stacking Interaction between Heterocyclic Rings in a Reaction Field of Biological System2013

    • 著者名/発表者名
      Muhamad KOYIMATU, Hideto SHIMAHARA, Kimikazu SUGIMORI, Kazutomo KAWAGUCHI, Hiroaki SAITO, and Hidemi NAGAO
    • 学会等名
      The 12th Asia Pacific Physics Conference (APPC12)
    • 発表場所
      International Conference Halls, Makuhari Messe, Chiba
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Theoretical study of a pi-stacking interaction in carbonic anhydrase2013

    • 著者名/発表者名
      Muhamad Koyimatu, Hideto Shimahara, Kazutomo Kawaguchi, Hirosaki Saito, Hidemi Nagao
    • 学会等名
      International Symposium on Computational Science 2013
    • 発表場所
      Kanazawa
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 溶液NMR法を用いた炭酸脱水酵素の亜鉛結合水のpKaの決定―H/D交換によるHis-溶媒接触の可能性―2012

    • 著者名/発表者名
      島原秀登,杉森公一,Koyimatu Muhamad,吉田卓也,長尾秀実,中澤隆,大久保忠恭,小林祐次
    • 学会等名
      第12回蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 島原秀登,杉森公一,Muhamad Koyimatu,長尾秀実,大久保忠恭,小林祐次2012

    • 著者名/発表者名
      QM法とNMR法を用いて炭酸脱水酵素活性部位の水素結合ネットワークで起こるプロトン輸送を読み解く
    • 学会等名
      第6回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Hydrogen-bonding Network and His64 in Carbonic Anhydrase,炭酸脱水酵素の水素結合ネットワークとHis62012

    • 著者名/発表者名
      Muhamad Koyimatu,島原秀登,杉森公一,岩山将士,杉森哲也,川口一朋,齊藤大明,吉田卓也,中沢隆,大久保忠恭,小林祐次,長尾秀実
    • 学会等名
      第6回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] エチレンおよびベンゼン誘導体のH/D同位体化学シフトに関する理論的研究2012

    • 著者名/発表者名
      杉森公一, 川辺弘之, 島原秀登
    • 学会等名
      第6回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 創薬とCO2捕捉バイオミメティックスにHis調節型水素結合リレー経験則を応用2012

    • 著者名/発表者名
      島原秀登
    • 学会等名
      第11回国際バイオテクノロジー展/技術会議 BIOtech2012
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Theoretical Model for Assessing Properties of Local Structures in Metalloprotein2012

    • 著者名/発表者名
      M. Koyimatu, H. Shimahara, M. Iwayama, K. Sugimori, K. Kawaguchi, H. Saito, and H. Nagao
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Slow Dynamics in Complex Systems
    • 発表場所
      Sendai
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] An Approach to Water Molecule Dynamics Associated with Motion of Catalytic Moiety2012

    • 著者名/発表者名
      Hideto Shimahara, Kimikazu Sugimori, Muhmad Koyimatu, Hidemi Nagao, Tadayasu Ohkubo, and Yuji Kobayashi
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Slow Dynamics in Complex Systems
    • 発表場所
      Sendai
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 二酸化炭素捕捉技術を応用した生育に関する研究

    • 著者名/発表者名
      島原秀登
    • 学会等名
      産学意見交換会
    • 発表場所
      富山,企業会議室
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 教育活動に関するショートレクチャー-修士学生学内発表会に関する評価メッセージについて-

    • 著者名/発表者名
      島原秀登
    • 学会等名
      第3回若手教員授業研究会
    • 発表場所
      金沢,金沢大学サテライト・プラザ 2階 セミナールーム
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 理系大学院における留学生に対する教育 -英語による個別指導を中心に-

    • 著者名/発表者名
      島原秀登
    • 学会等名
      大学コンソーシアム石川主催2013年度 第1回FD・SD研修会
    • 発表場所
      金沢,石川県政記念しいのき迎賓館 3 階 セミナールーム A
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭酸脱水酵素を用いた固体炭酸の作成に関する研究

    • 著者名/発表者名
      島原秀登
    • 学会等名
      産学意見交換会
    • 発表場所
      石川,企業会議室
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] 大学研究者総覧 島原秀登

    • URL

      http://www.jaist.ac.jp/profiles/info.php?profile_id=161

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [産業財産権] 炭酸脱水酵素阻害剤のスクリーニング方法・・・二酸化炭素水和触媒能を有する物質のスクリーニング方法及び選択的二酸化炭素捕捉能を有する媒体2012

    • 発明者名
      島原秀登
    • 権利者名
      国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2012-159181
    • 出願年月日
      2012-07-18
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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