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微生物酵素の耐圧性に関わる構造的因子の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25450121
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 応用微生物学
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

加藤 千明  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋生物多様性研究分野, シニアスタッフ (90360750)

連携研究者 渡邉 信久  名古屋大学, シンクロトロン光研究センター, 教授 (70212321)
山田 康之  立教大学, 理学部, 教授 (80386507)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード高圧力 / 深海 / 微生物 / 酵素 / 構造解析 / 圧力 / 深海微生物 / 深海適応 / 好圧性細菌 / イソプロプルリンゴ酸脱水素酵素
研究成果の概要

マリアナ海溝(水深10,898m)より分離された絶対好圧菌シェワネラベンティカDB21MT-2株の作るアミノ酸生合成系の必須酵素、イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素を材料に、変異酵素を作成してそれらの活性発現の耐圧性と高圧力下での構造相関性について解析した。その結果、絶対好圧菌酵素の活性中心の裏側くぼみ部分に位置する266番目のアミノ酸、アラニンが、酵素の耐圧性に重要な寄与をなしていることが示された。高圧下の立体構造を調べた結果、このくぼみ部分への加圧による水分子の侵入のしにくさが、この1個のアミノ酸の性質で影響を受け、深海由来絶対好圧菌酵素の活性発現の耐圧性を規定していることを明らかとした。

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2017 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 3件、 招待講演 10件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 特集】生命科学における高圧力研究の異分野融合「深海世界と高圧力下の生命」2017

    • 著者名/発表者名
      加藤千明
    • 雑誌名

      高圧力の科学と技術

      巻: 27 ページ: 3-12

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 【巻頭言】深海と生命 -圧力生理学のススメ-2016

    • 著者名/発表者名
      加藤千明
    • 雑誌名

      高圧力の科学と技術

      巻: 26 ページ: 83-84

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Pressure adaptation of 3-isopropylmalate dehydrogenase from an extremely piezophilic bacterium is attributed to a single amino acid substitution.2016

    • 著者名/発表者名
      Hamajima, Y., Nagae, T., Watabane, N., Ohmae, E., Kato-Yamada, Y., Kato, C.
    • 雑誌名

      Extremophiles

      巻: 20 号: 2 ページ: 177-186

    • DOI

      10.1007/s00792-016-0811-4

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 深海微生物の特徴と生産する酵素の高水圧適応メカニズム2016

    • 著者名/発表者名
      加藤千明
    • 雑誌名

      食品と容器

      巻: 57 ページ: 282-288

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 酵素の構造安定性と機能におけるキャビティーと水和の役割―深海微生物由来酵素からの知見―2016

    • 著者名/発表者名
      大前英司,宮下由里奈,加藤千明
    • 雑誌名

      Netsu Sokutei

      巻: 43 ページ: 59-65

    • NAID

      40020842165

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 高圧下蛋白質結晶構造解析法による蛋白質構造研究:加圧による3-isopropylmalate dehydrogenaseの水和構造変化の観測と深海微生物由来酵素の圧力適応機構の解明。2015

    • 著者名/発表者名
      永江峰幸、濱島裕輝、河村高志、丹羽健、長谷川正、加藤千明、渡邉信久
    • 雑誌名

      高圧バイオサイエンスとバイオテクノロジー(野村一樹、藤澤哲郎、岩橋均 編)、三恵社

      巻: 1 ページ: 145-152

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Pressure effects on the chimeric 3-isopropylmalate dehydrogenases of the deep-sea piezophilic Shewanella benthica and the atmospheric pressure-adapted Shewanella oneidensis2014

    • 著者名/発表者名
      Hamajima, Y., Nagae, T., Watanabe, N., Kato-Yamada, Y., Imai, T., Kato, C.
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 78 号: 3 ページ: 469-471

    • DOI

      10.1080/09168451.2014.890033

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Pressure Effects on the Chimeric 3-Isopropyl Malate Dehydrogenases of the Deep-Sea Piezophilic Shewanella benthica and the Atmospheric Pressure Adapted Shewanella oneidensis.2014

    • 著者名/発表者名
      Hamajima, Y., Nagae, T., Watanabe, N., Yamada, Y., Imai, T. and Kato, C.
    • 雑誌名

      Biosci. Biotechnol. Biochem.

      巻: 78

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] How are the deep-sea enzymes adapted to the high-pressure environment?2016

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Kato, Yuki Hamajima, Takayuki Nagae, Nobuhisa Watanabe, Eiji Ohmae, Yasuyuki Kato-Yamada
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      神奈川県横浜市、パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-12-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 深海酵素における高圧力適応戦略2016

    • 著者名/発表者名
      濱島裕輝、永江峰幸、渡邉信久、大前英司、山田康之、○加藤千明
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      茨城県つくば市、筑波大学会館
    • 年月日
      2016-10-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Pressure Adaptation of the Deep-sea Enzyme Is Attributed to a Single Amino Acid Substitution.2016

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Kato, Yuki Hamajima, Tadayuki Nagae, Nobuhisa Watanabe, Eiji Ohmae, Yasuyuki Kato-Yamada
    • 学会等名
      11th International Congress on Extremophiles
    • 発表場所
      京都大学時計台センテニアホール、京都府京都市
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Life in the High-Pressure World: High-pressure microbiology, it’s advantage for future aspect-.2016

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Kato
    • 学会等名
      MABIK symposium, Korea
    • 発表場所
      MABIK, Seocheon-gun, Korea
    • 年月日
      2016-05-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 深海好圧性微生物由来酵素における高圧適応の分子・構造メカニズム2016

    • 著者名/発表者名
      加藤千明、濱島裕輝、永江峰幸、渡邉信久、大前英司、今井竹夫、山田康之
    • 学会等名
      日本農芸化学会2016年度大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-03-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 【基調講演】深海世界と生命ー高水圧の中のいのちー2016

    • 著者名/発表者名
      加藤千明
    • 学会等名
      未来を拓く高圧力科学技術セミナーシリーズ(41)
    • 発表場所
      青山学院大学青山キャンパス(東京都渋谷区)
    • 年月日
      2016-03-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 深海微生物の高圧適応戦略-酵素における適応と加圧下での運動観察-2016

    • 著者名/発表者名
      加藤千明、西山雅祥
    • 学会等名
      第21回べん毛研究交流会
    • 発表場所
      ホテル滝之湯(山形県天童市)
    • 年月日
      2016-03-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 深海酵素の圧力適応メカニズム2016

    • 著者名/発表者名
      加藤千明
    • 学会等名
      第10回長野セミナー
    • 発表場所
      ラフォーレ倶楽部ホテル白馬八方(長野県北安曇郡)
    • 年月日
      2016-01-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Pressure adaptation mechanisms in the deep-sea enzymes (piezozymes).2015

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Kato
    • 学会等名
      HAST-Work Shop II, Hadal Science end Technology Research Center
    • 発表場所
      Shanghai, China.
    • 年月日
      2015-06-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microbial diversity of the deep-sea piezophiles and their molecular mechanisms for pressure adaptation.2015

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Kato
    • 学会等名
      HAST-Work Shop, Hadal Science end Technology Research Center
    • 発表場所
      Shanghai, China.
    • 年月日
      2015-06-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microbial diversity of the piezophilic microorganisms and the pressure adaptation mechanisms of the deep-sea enzymes.2015

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Kato
    • 学会等名
      International Marine Microbiology Conference
    • 発表場所
      Quindao, China.
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 極限環境微生物のイソプロピルリンゴ酸脱水素酵素の耐圧性2014

    • 著者名/発表者名
      濱島裕輝、永江峰幸、渡邉信久、牧野龍、今井竹夫、山田康之、加藤千明
    • 学会等名
      第15回極限環境生物学会年会
    • 発表場所
      今帰仁村コミュニティーセンター、沖縄県今帰仁村
    • 年月日
      2014-11-02
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 深海由来好冷好圧細菌のイソプロピルリンゴ酸脱水素酵素の耐圧性と律速反応について2014

    • 著者名/発表者名
      濱島裕輝、永江峰幸、渡邉信久、牧野龍、今井竹夫、山田康之、加藤千明
    • 学会等名
      特殊環境微生物セミナー2014
    • 発表場所
      名古屋大学、愛知県名古屋市
    • 年月日
      2014-10-01
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Pressure adaptation of the deep-sea enzymes and discovery of the high-pressure X-ray systems2014

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Kato, Yuki Hamajima, Takayuki Nagae, Nobuhisa Watanabe and Yasuyuki Kato-Yamada
    • 学会等名
      4th International Workshop on Deep Sea Microbiology (DSM)
    • 発表場所
      Brest, France
    • 年月日
      2014-09-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cause of the pressure adaptation of 3-isopropylmalate dehydrogenase from obligatory piezophile is attributed to just one amino acid substitution2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki Hamajima, Takayuki Nagae, Ryu Makino, Nobuhisa Watanabe, Takeo Imai, Yasuyuki Kato-Yamada and Chiaki Kato
    • 学会等名
      10th International Congress on Extremophiles
    • 発表場所
      Saint Petersburg, Russia
    • 年月日
      2014-09-09
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Deep-sea enzymes and their structural features to the pressure adaptation2014

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Kato, Yuki Hamajima, Takayuki Nagae, Nobuhisa Watanabe and Yasuyuki Kato-Yamada
    • 学会等名
      10th International Congress on Extremophiles
    • 発表場所
      Saint Petersburg, Russia
    • 年月日
      2014-09-09
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Pressure adaptation of the deep-sea enzymes and discovery of the high-pressure X-ray systems2014

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Kato, Yuki Hamajima, Takayuki Nagae, Nobuhisa Watanabe and Yasuyuki Kato-Yamada
    • 学会等名
      Kochi Ins. Seminar
    • 発表場所
      高知コア研究所、高知県南国市
    • 年月日
      2014-08-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microbial diversity of the deep-sea piezophilic microorganisms, and their pressure adapted mechanisms2014

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Kato
    • 学会等名
      International Symposium: THINKING BIG ABOUT SMALL BEINGS: RECENT ADVANCES ON MICROBIAL DIVERSITY, ECOLOGY AND BIODISCOVERY, BIOTA+10
    • 発表場所
      Sao Paulo, Brazil
    • 年月日
      2014-04-29
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 深海由来好冷圧性細菌のイソプロピルリンゴ酸脱水素酵の耐圧性2013

    • 著者名/発表者名
      濱島裕輝、永江峰幸、渡邉信久、牧野龍、今井竹夫、山田康之、加藤千明
    • 学会等名
      第18回生物関連高圧研究会シンポジウム
    • 発表場所
      岐阜大学、岐阜市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 高圧下結晶構造解析法による深海好圧菌由来3-イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素の圧力適応機構の解明2013

    • 著者名/発表者名
      永江峰幸、濱島裕輝、河村高志、丹羽健、長谷川正、加藤千明、渡邉信久
    • 学会等名
      第18回生物関連高圧研究会シンポジウム
    • 発表場所
      岐阜大学、岐阜市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 深海に生息する好圧性微生物における酵素の高水圧環境下への適応戦略と環境問題への応用

    • 著者名/発表者名
      加藤千明
    • 学会等名
      日本農芸化学会・関東支部例会
    • 発表場所
      東京農業大学、東京都世田谷区
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 深海由来好冷圧性細菌のイソプロピルリンゴ酸脱水素酵の耐圧性の解明

    • 著者名/発表者名
      濱島裕輝、永江峰幸、渡邉信久、牧野龍、今井竹夫、山田康之、加藤千明
    • 学会等名
      第15回マリンバイオテクノロジー学会大会
    • 発表場所
      沖縄県市町村自治会館
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 深海由来好冷圧性細菌のイソプロピルリンゴ酸脱水素酵の耐圧性は1アミノ酸に起因する

    • 著者名/発表者名
      濱島裕輝、永江峰幸、渡邉信久、牧野龍、今井竹夫、山田康之、加藤千明
    • 学会等名
      第86回日本生化学会大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 特殊環境微生物のイソプロピルリンゴ酸脱水素酵の耐圧性について

    • 著者名/発表者名
      濱島裕輝、永江峰幸、渡邉信久、牧野龍、今井竹夫、山田康之、加藤千明
    • 学会等名
      特殊環境微生物セミナー2013
    • 発表場所
      広島大学、東広島市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 高圧下結晶構造解析法による深海好圧菌由来IPMDHの耐圧機構の解明

    • 著者名/発表者名
      永江峰幸、濱島裕輝、河村高志、丹羽健、長谷川正、加藤千明、渡邉信久
    • 学会等名
      特殊環境微生物セミナー2013
    • 発表場所
      広島大学、東広島市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 深海由来好冷好圧性細菌のイソプロピルリンゴ酸脱水素酵素の高圧適応

    • 著者名/発表者名
      濱島裕輝、永江峰幸、渡邉信久、牧野龍、今井竹夫、山田康之、加藤千明
    • 学会等名
      第14回極限環境生物学会年会
    • 発表場所
      明治大学、川崎市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [図書] 深海と地球の事典2014

    • 著者名/発表者名
      加藤千明、磯﨑芳生、小平秀一、河野健 編
    • 総ページ数
      298
    • 出版者
      丸善出版
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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