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高圧力振動分光法を利用した天然変性タンパク質の“機能構造”の予測

研究課題

研究課題/領域番号 26410187
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
研究機関立命館大学

研究代表者

加藤 稔  立命館大学, 生命科学部, 教授 (00241258)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード天然変性蛋白質 / 圧力 / FTIR法 / ラマン分光 / ダイヤモンドアンビルセル / αヘリックス / 2次構造予測 / 圧力効果 / ラマン分光法 / βヘアピン / 水和
研究成果の概要

標的分子なしに遊離の天然変性タンパク質だけを用いて、“機能構造”(構造形成時のフォールド構造)を実験的に予測する方法を確立するための第一歩として、「標的分子との結合によりヘリックス構造を形成する天然変性タンパク質が、高圧力下において単独でヘリックス構造が誘起される」ことを検証することを試みた。モデル分子として、転写因子CREBのpKIDを対象とした。1058 MPaまでの高圧力下でのアミドI’モードのFTIR測定から、圧力増加にともない水和ヘリックス構造が誘起されることを観測した。以上の結果は、本研究の目的である「天然変性タンパク質におけるヘリックス形成予測に圧力を利用できる」ことを支持した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

真核生物においては、蛋白質の約40%が天然変性タンパク質であるにも関わらず、対応する標的分子の多くが同定されていない。これが天然変性タンパク質研究の進展の阻害要因の一つになっている。標的分子を用いなくても実験的に機能時の構造予測ができれば、その学術的意義は大きい。本研究は、標的分子を用いない実験的予測法の一つとして高圧力を利用できる可能性を示すことができた。さらに検証を深めることにより新たな予測法の確立が期待できる。

報告書

(6件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Pressure-induced structural changes of alanine oligopeptides in aqueous solutions2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Takekiyo, Minoru Kato, Yukihiro Yoshimura
    • 雑誌名

      High Pressure Research

      巻: 39 号: 2 ページ: 202-209

    • DOI

      10.1080/08957959.2019.1584195

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ヒトb<sub>3 </sub>ホモマーGABA<sub>A</sub>受容体のプロポフォール結合部位におけるバルビツル対掌体の分子識別2018

    • 著者名/発表者名
      Seto Tomoyoshi、Kato Minoru、Koyano Ken
    • 雑誌名

      CBIジャーナル

      巻: 18 号: 0 ページ: 154-163

    • DOI

      10.1273/cbij.18.154

    • NAID

      130007522494

    • ISSN
      1347-0442, 1347-6297
    • 年月日
      2018-11-28
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Functional characterizations of polyethylene terephthalate-degrading cutinase-like enzyme Cut190 mutants using bis(2-hydroxyethyl) terephthalate as the model substrate2018

    • 著者名/発表者名
      Hantani Yoshiji, Imamura Hiroshi, Yamamoto Tsubasa, Senga Akane, Yamagami Yuri, Kato Minoru, Kawai Fusako, Oda Masayuki
    • 雑誌名

      AIMS Biophysics

      巻: 5 号: 4 ページ: 290-302

    • DOI

      10.3934/biophy.2018.4.290

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interaction Site between the Protein Aggregates and Thiocyanate Ion in Aqueous Solution: A Case Study of 1-Butyl-3-methylimidazolium Thiocyanate2015

    • 著者名/発表者名
      T. Takekiyo, E. Yamaguchi, K., M. Kato, T. Yamaguchi, Y. Yoshimura
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B.

      巻: 119 号: 22 ページ: 6536-6544

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.5b01650

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Raman spectroscopic study of the conformations of 1,4-dioxane in the pure liquid, methanol, and aqueous solution2015

    • 著者名/発表者名
      R. Wada, K.i Fujimoto, M. Kato
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 641 ページ: 74-79

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2015.10.036

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Early aggregation preceding the nucleation of insulin amyloid fibrils as monitored by small angle X-ray scattering2015

    • 著者名/発表者名
      61.E. Chatani, R. Inoue, H. Imamura, M. Sugiyama, M. Kato, M. Yamamoto, K. Nishida and T. Kanaya
    • 雑誌名

      Scientific Report

      巻: 5 号: 1 ページ: 15485-15498

    • DOI

      10.1038/srep15485

    • NAID

      120005672389

    • 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
  • [雑誌論文] Why is Poly(oxyethylene) Soluble in Water? Evidence from the Thermodynamic Profile of the Conformational Equilibria of 1,2-Dimethoxyethane and Dimethoxymethane Revealed by Raman Spectroscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Wada, Kazushi Fujimoto, and Minoru Kato
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B.

      巻: 118 号: 42 ページ: 12223-12231

    • DOI

      10.1021/jp5048997

    • 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
  • [学会発表] Pressure effects on the secondary structure of an intrinsically disordered protein: pKID peptide2018

    • 著者名/発表者名
      Minoru Kato, Soichiro Kubota, Tsubara Yamamoto
    • 学会等名
      The 10th International Conference on High Pressure Bioscience and Biotechnology (HPBB2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Free energy landscape for temperature-pressure denaturation of Ubiquitin2018

    • 著者名/発表者名
      Minoru Kato, Tsubasa Yamamoto
    • 学会等名
      Joint Conference of EMLG/JMLG Meeting 2018 and 41st Symposium on Solution Chemistry of Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Do an intrinsically disordered peptide, pKID fold under high pressure?2018

    • 著者名/発表者名
      加藤 稔,窪田 総一郎,山本 翼
    • 学会等名
      第56回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ユビキチンの変性の圧力・温度軸自由エネルギー曲面2018

    • 著者名/発表者名
      加藤 稔,山本 翼
    • 学会等名
      第59回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 天然変性タンパク質pKID の2 次構造に及ぼす圧力効果2017

    • 著者名/発表者名
      窪田総一郎、加藤 稔
    • 学会等名
      第11回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 疎水性相互作用の及ぼす圧力効果:メタン会合系の自由エネルギー計算2017

    • 著者名/発表者名
      藤本和士、堀田優也、加藤 稔
    • 学会等名
      第40回溶液化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] タンパク質圧力変性モデルの再考:メタン会合系での圧力効果2017

    • 著者名/発表者名
      藤本和士、堀田優也、加藤 稔
    • 学会等名
      第58回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A pressure-jump FTIR study of the folding reaction of β-Lactoglobulin2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Hayakawa, Tsubasa Yamamoto, Minoru Kato
    • 学会等名
      第54回生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] βヘアピンは圧力によりリフォールドするか2016

    • 著者名/発表者名
      加藤 稔,今村比呂志,土屋慶太,窪田総一郎
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-10-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛋白質の圧力誘起リフォールディング:FTIR法による初めての直接観測2016

    • 著者名/発表者名
      加藤 稔,池内ゆず, 山本翼
    • 学会等名
      第43回生体分子科学討論会2016
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2016-06-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Cytochrome cの圧力誘起リフォールディング2015

    • 著者名/発表者名
      加藤 稔,山本翼,池内ゆず
    • 学会等名
      第56回高圧討論会
    • 発表場所
      広島県広島市
    • 年月日
      2015-10-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] GB1(41-56)ペプチドのβ ヘアピン構造に及ぼす圧力効果に関するFTIR・ラマン分光研究 (FTIR and Raman studies of pressure effects on the β-hairpin structure of GB1(41-56) peptides)2015

    • 著者名/発表者名
      Minoru Kato, Keita Tsuchiya
    • 学会等名
      第53回生物物理学会年会
    • 発表場所
      石川県金沢市
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] モデルペプチドの高圧力研究から見えてくるタンパク質の圧力変性機構2015

    • 著者名/発表者名
      加藤 稔
    • 学会等名
      第15回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      徳島県徳島市
    • 年月日
      2015-06-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 振動分光法を用いたβ-hairpinモデルペプチドの構造に対する圧力効果2014

    • 著者名/発表者名
      土屋慶太,和田竜一, 加藤稔
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス(徳島県)
    • 年月日
      2014-11-22
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 分子動力学計算によるβ-hairpinモデルペプチドの高圧力下での構造安定性に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      辻井政統,藤本和士,加藤稔
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス(徳島県)
    • 年月日
      2014-11-22
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 圧力ジャンプFTIR法によるRibonuclease AおよびUbiquitinのフォールディング・アンフォールディング反応の速度論解析2014

    • 著者名/発表者名
      加藤 稔,楠本裕士, 山本翼
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス(徳島県)
    • 年月日
      2014-11-22
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Vibrational spectroscopic study of the pressure effect on beta-hairpin structure using model peptides: mutants of GB1 (41-56)2014

    • 著者名/発表者名
      Keita Tsuciya, Ryoichi Wada, and Minoru Kato
    • 学会等名
      The European Molecular Liquids Group and the Japanese Molecular Liquids Group (EMLG/JMLG) Annual Meeting 2014
    • 発表場所
      Rome, Italy
    • 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] The structure stability of beta-hairpin model peptide by molecular dynamics calculations2014

    • 著者名/発表者名
      Masanori Tsujii, Kazushi Fujimoto, and Minoru Kato
    • 学会等名
      The European Molecular Liquids Group and the Japanese Molecular Liquids Group (EMLG/JMLG) Annual Meeting 2014
    • 発表場所
      Rome, Italy
    • 年月日
      2014-09-09 – 2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [図書] 「極限環境の生体分子 過酷な環境下での機能を科学する」(CSJカレントレビュー17) 「タンパク質の圧力変性機構:現状とこれらの課題」2014

    • 著者名/発表者名
      加藤 稔、今村比呂志
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 生体物理化学研究室 トップページ

    • URL

      http://www.ritsumei.ac.jp/se/rc/staff/kato/LAB.html

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2020-03-30  

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