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化学進化を促進する古代金属タンパク質の構築

公募研究

研究領域冥王代生命学の創成
研究課題/領域番号 15H01066
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大阪大学

研究代表者

藤枝 伸宇  大阪大学, 工学研究科, 助教 (00452318)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2016年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2015年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワード原始金属酵素 / 自己組織化ペプチド / 人工金属酵素 / 小分子活性化
研究実績の概要

本研究では、ペプチドが本質的に持っている凝集特性及びその金属配位能に着目し、触媒活性や反応場としての機能性解明から、ペプチドや簡単なタンパク質をベースとする初期段階生命の形状や機能にアプローチし、当該領域がめざす「冥王代生命学」に新たな切り口を提案する。特に申請者は冥王代において比較的簡単に合成される小さなペプチドと金属イオンの接合による錯体触媒の存在が科学進化を大きく前進させたと考える。
本年度では、昨年度達成したβ-sheet構造を持つ小さなタンパク質と第三周期の遷移金属(V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn)だけでなく第四、五周期の重い遷移金属(Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt)を結合させた錯体の結晶構造解析に成功した。その結果、白金族金属でもタンパク質と明確に錯体化することが分かった。冥王代において熱水等の極限環境における溶存金属の分布は我々の住んでいる温和な環境とは全く異なると考えられることから、様々な金属と化学進化において現れたであろう、ペプチドやタンパク質がこれらの金属と錯形成していた可能性を示唆するものであった。また、アミロイドタンパク質などに見られるコア配列(LVFFA)の末端にAsp, Glu, Hisなどを結合した6-9残基のペプチドを用いるとアミロイド形成が見られた。さらにこのアミロイド形成は二価の銅イオン添加により、立体選択的にマイケル付加反応を促進することが分かり、安定なペプチド凝集体が触媒となりえることを示した。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 2016 2015

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

  • [雑誌論文] A Well-Defined Osmium-Cupin Complex: Hyperstable Artificial Osmium Peroxygenase2017

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Fujieda*, Takumi Nakano, Yuki Taniguchi, Haruna Ichihashi, Hideki Sugimoto, Yuma Morimoto, Yosuke Nishikawa, Genji Kurisu, and Shinobu Itoh*
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 139 号: 14 ページ: 5149-5155

    • DOI

      10.1021/jacs.7b00675

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Enzyme Repurposing of a Hydrolase as an Emergent Peroxidase upon Metal Binding2015

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka FUJIEDA, Jonas SCHATTI, Edward STUTTFELD, Kei OHKUBO, Timm MAIER, Shunichi FUKUZUMI, and *Thomas R. WARD
    • 雑誌名

      Chem. Sci

      巻: 6 号: 7 ページ: 4060-4065

    • DOI

      10.1039/c5sc01065a

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Artificial Metalloenzyme Using Cupin Protein as Metal-binding Platform2017

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Fujieda
    • 学会等名
      Asian International Symposium -Coordination Chemistry, Organometallic Chemistry-
    • 発表場所
      Kanagawa, Japan
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アミロイド線維-銅複合体を触媒とするエナンチオ選択的マイケル付加反応2017

    • 著者名/発表者名
      殿村篤史・藤枝伸宇・伊東 忍
    • 学会等名
      日本化学会第97回春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 線維状自己集積ペプチド-銅複合体の調製とMichael付加反応における触媒活性2016

    • 著者名/発表者名
      殿村篤史・藤枝伸宇・伊東 忍
    • 学会等名
      第10回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      石川県金沢市
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] An Artificial Metalloenzyme Bearing Datively Anchored Platinum Group Metal2016

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Fujieda, Takumi Nakano, Yuki Taniguchi, Hideki Sugimoto, and Shinobu Itoh
    • 学会等名
      13th European Biological Inorganic Chemistry Conference (EuroBIC13)
    • 発表場所
      Budapest, Hungary
    • 年月日
      2016-08-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アミロイド線維を基としたペプチド集積体を配位子とする銅触媒の特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      殿村篤史・藤枝伸宇・伊東 忍
    • 学会等名
      第28回生体機能関連化学若手の会サマースクール
    • 発表場所
      愛知県蒲郡市
    • 年月日
      2016-07-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 金属を含有するペプチド集積体の構築と特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      殿村篤史・藤枝 伸宇・伊東 忍
    • 学会等名
      第96回春季日本化学会年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Artificial Metalloenzyme Using Cupin-type Protein2015

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka FUJIEDA, Takumi NAKANO, Haruna ICHIHASHI, Hideki SUGIMOTO, and Shinobu ITOH
    • 学会等名
      Japan-Taiwan Bilateral Workshop on Nano-Science 2015
    • 発表場所
      Osaka university (Oaska, Japan)
    • 年月日
      2015-11-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 直接配位型人工貴金属酵素の創製2015

    • 著者名/発表者名
      藤枝 伸宇・中野 巧・市橋 春菜・谷口 勇希・杉本 秀樹・伊東 忍
    • 学会等名
      第9回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      熊本大学工学部 黒髪南地区キャンパス(熊本県熊本市)
    • 年月日
      2015-09-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Metalloenzyme Using Cupin Superfaimly Protein as Metal-binding Platform2015

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka FUJIEDA, Takumi NAKANO, Haruna ICHIHASHI, Yuma MORIMOTO, Hideki SUGIMOTO, and Shinobu ITOH
    • 学会等名
      17th International Biological Inorganic Chemistry Conference
    • 発表場所
      China National Convention Center (Beijin, China)
    • 年月日
      2015-07-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 配位子としてのタンパク質―人工金属酵素創製に向けて―2015

    • 著者名/発表者名
      藤枝伸宇
    • 学会等名
      第52回錯体化学若手の会・近畿支部勉強会
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-05-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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