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ホタルルシフェリン生合成経路の解明とキラルフリー発光システムへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 26410185
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 生体関連化学
研究機関鹿児島大学

研究代表者

加藤 太一郎  鹿児島大学, 理工学域理学系, 助教 (60423901)

研究分担者 丹羽 一樹  国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (30443211)
連携研究者 根来 誠司  兵庫県立大学, 大学院工学研究科, 教授 (90156159)
武尾 正弘  兵庫県立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (40236443)
研究協力者 中島 芳浩  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 研究グループ長
白川 大暉  兵庫県立大学, 大学院工学研究科, 学生
奥田 真利  兵庫県立大学, 大学院工学研究科, 学生
前田 樹里  鹿児島大学, 大学院理工学研究科, 学生
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードバイオテクノロジー / ホタル / 生物発光 / 生合成経路 / トランスクリプトーム解析
研究成果の概要

本研究では、ホタルD-ルシフェリンの生合成経路を利用したキラルフリー発光システムの構築を目的とした研究を行った。ホタル体内では、発光基質D-ルシフェリンがその鏡像異性体であるL-ルシフェリンのチオエステル化、立体反転、加水分解というデラセミ化プロセスによって調製されるという仮説のもと、まずモデル反応として、細菌由来チオエステラーゼとホタルルシフェラーゼを組み合わせた反応系を作成し、L-からD-体への立体反転を伴った発光反応が確かに進行することを確かめた。また、本プロセスに関与する遺伝子群を、成虫のトランスクリプトーム解析を行うことによって特定することも試みた。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] The dark and bright sides of an enzyme: threedimensional structure of the N-terminal domain of Zophobas morio luciferase-like enzyme, inferences on the biological function and origin of oxygenase/luciferase activity2016

    • 著者名/発表者名
      Rogilene A. Prado, Camila Ramos Santos, Dai-ichiro Kato, Mario Tyago Murakami, Vadim Viviani
    • 雑誌名

      Photochem. Photobiol. Sci.

      巻: 15 号: 5 ページ: 654-665

    • DOI

      10.1039/c6pp00017g

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantum yield and spectrum of D-aminoluciferin bioluminescence reaction2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Niwa, Dai-ichiro Kato, Mika Maenaka, Yoshihiro Ohmiya
    • 雑誌名

      Luminescence

      巻: 29 ページ: 85-86

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thioesterification activity and the biological function of the enigmatic luciferase-like enzyme of Zophobas morio (Coleoptera; Tenebrionidae) Malpighian Tubules2014

    • 著者名/発表者名
      Rogilene Prado, Dai-Ichiro Kato, Mario Murakami, Vadim Viviani
    • 雑誌名

      Luminescence

      巻: 29 ページ: 89-89

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Firefly inspired one-pot chemiluminescence system using n-propylphosphonic anhydride (T3P)2014

    • 著者名/発表者名
      Dai-ichiro Kato, Daiki Shirakawa, Robin Polz, Mika Maenaka, Masahiro Takeo, Seiji Negoro, Kazuki Niwa
    • 雑誌名

      Photochem. Photobiol. Sci.

      巻: 13 号: 12 ページ: 1640-1645

    • DOI

      10.1039/c4pp00250d

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] デラセミ化反応を用いるホタル生物発光のキラルフリー化戦略2016

    • 著者名/発表者名
      前田樹里, 加藤太一郎, 奥田真利, 武尾正弘, 根来誠司, 伊東祐二, 丹羽一樹
    • 学会等名
      第40回蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
    • 発表場所
      指宿ベイテラス(鹿児島県、指宿市)
    • 年月日
      2016-08-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Chiral inversion of firefly luciferin by luciferase-thioesterase combined deracemization reaction2016

    • 著者名/発表者名
      Dai-ichiro Kato, Juri Maeda, Masatoshi Okuda, Masahiro Takeo, Seiji Negoro, Yuji Ito, Kazuki Niwa
    • 学会等名
      ISBC2016
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center(Ibaraki, Tsukuba)
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An important factor for D-aminoluciferin bioluminescence by firefly luciferase2016

    • 著者名/発表者名
      Dai-ichiro Kato, Yudai Yanagita, Daiki Shirakawa, Masahiro Takeo, Seiji Negoro, Yuji Ito, Kazuki Niwa
    • 学会等名
      ISBC2016
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center(Ibaraki, Tsukuba)
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The dark and bright sides of Zophobas morio luciferase-like enzyme: threedimensional structure, biological function and origin of oxygenase/luciferase activity2016

    • 著者名/発表者名
      V.R.Viviani, R.A.Prado, C.R.Santos, D.Kato. M.T.Murakami
    • 学会等名
      ISBC2016
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center(Ibaraki, Tsukuba)
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] バイオテクノロジーの発展に寄与するホタルの発光反応2016

    • 著者名/発表者名
      加藤太一郎
    • 学会等名
      三学会(日本動物学会, 日本生態学会, 九州沖縄植物学会)合同鹿児島例会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島県、鹿児島市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ホタルルシフェリンの簡便な化学発光システム2015

    • 著者名/発表者名
      加藤太一郎, 白川大暉, 丹羽一樹, 武尾正弘, 根来誠司, 伊東祐二
    • 学会等名
      生物発光化学発光研究会第32回学術講演会
    • 発表場所
      電気通信大学附属図書館マルチメディアホール(東京都調布市)
    • 年月日
      2015-10-31
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] キラルフリーホタル発光システム2015

    • 著者名/発表者名
      加藤 太一郎, 奥田 真利, 丹羽 一樹, 武尾 正弘, 根来 誠司, 伊東 祐二
    • 学会等名
      第67回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      城山観光ホテル(鹿児島県鹿児島市)
    • 年月日
      2015-10-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 発光とチオエステル化 ホタルルシフェラーゼはどうして2つの触媒活性を持っているのか?2015

    • 著者名/発表者名
      加藤太一郎
    • 学会等名
      第39回蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
    • 発表場所
      別府豊泉荘(大分県別府市)
    • 年月日
      2015-09-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] デラセミ化反応を用いたL-ルシフェリンからのホタル発光システム2015

    • 著者名/発表者名
      加藤太一郎, 丹羽一樹, 奥田真利, 根来誠司, 伊東祐二
    • 学会等名
      平成27年度日本生化学会九州支部例会
    • 発表場所
      九州大学箱崎キャンパス(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-05-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Recognition of D-aminoluciferin in the active site of firefly luciferase2014

    • 著者名/発表者名
      Daiki Shirakawa, Dai-ichiro Kato, Mika Maenaka, Masahiro Takeo, Seiji Negoro, Kazuki Niwa
    • 学会等名
      Active Enzyme Molecule 2014
    • 発表場所
      Toyama International Conference Center (Toyama)
    • 年月日
      2014-12-17 – 2014-12-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Chiral free firefly bioluminescence system using deracemization reaction2014

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Okuda, Dai-ichiro Kato, Kazuki Niwa, Masahiro Takeo, Seiji Negoro
    • 学会等名
      Active Enzyme Molecule 2014
    • 発表場所
      Toyama International Conference Center (Toyama)
    • 年月日
      2014-12-17 – 2014-12-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 無水プロピルホスホン酸(T3P)を用いた新しいホタルルシフェリン化学発光システム2014

    • 著者名/発表者名
      白川大暉, 加藤太一郎, 丹羽一樹, 武尾正弘, 根来誠司, 伊東祐二
    • 学会等名
      生物発光化学発光研究会第31回学術講演会
    • 発表場所
      信州大学繊維学部講堂 (長野県・上田市)
    • 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] 化学・生物発光特性から考察するホタルルシフェラーゼによるアミノルシフェリンの認識方法2014

    • 著者名/発表者名
      加藤太一郎, 白川大暉, 前中美華, 丹羽一樹, 武尾正弘, 根来誠司
    • 学会等名
      第66回日本生物工学会大会
    • 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
      2014-09-09 – 2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] L-ルシフェリンを用いたホタル発光システム2014

    • 著者名/発表者名
      加藤太一郎, 奥田真利, 丹羽一樹, 武尾正弘, 根来誠司
    • 学会等名
      第66回日本生物工学会大会
    • 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
      2014-09-09 – 2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] L-ルシフェリンからの発光を実現するデラセミ化プロセスの構築2014

    • 著者名/発表者名
      加藤太一郎, 奥田真利, 丹羽一樹, 武尾正弘, 根来誠司
    • 学会等名
      文部科学省科学研究費新学術領域研究「ゲノム支援」拡大班会議
    • 発表場所
      神戸ポートピアホテル (兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2014-08-20 – 2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 鹿児島大学 理学部 生命化学科 有機生化学講座webページ

    • URL

      http://www.sci.kagoshima-u.ac.jp/~yito/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 鹿児島大学作成_個人ページ_研究者総覧

    • URL

      http://ris.kuas.kagoshima-u.ac.jp/html/100005876_ja.html

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考] 研究代表者作成_研究グループホームページ

    • URL

      http://www.sci.kagoshima-u.ac.jp/~yito/index.html

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書 2014 実施状況報告書
  • [備考] 鹿児島大学作成_個人ページ

    • URL

      http://kuris.cc.kagoshima-u.ac.jp/517268.html

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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