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初期地球環境に相対的に多く存在したアミノ酸種を用いた原始的タンパク質の構築

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 17H05237
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
研究機関早稲田大学

研究代表者

赤沼 哲史  早稲田大学, 人間科学学術院, 准教授 (10321720)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
キーワード生命の起源 / 初期地球環境 / アミノ酸 / 初期進化 / 原始タンパク質
研究実績の概要

前年度までに、10アミノ酸種だけから再構成されたにもかかわらず、80℃以上まで安定な立体構造を形成する単純化型ヌクレオシド二リン酸キナーゼ改変体を得た。この10アミノ酸種のうちの8アミノ酸種が、初期地球環境に比較的豊富に存在したと推定されているアミノ酸種と一致した。この単純化改変体は、80℃以上まで安定な立体構造を保つが、本来の触媒機能であるリン酸基転移活性を検出限界以上では示さなかった。
今年度は、この単純化改変体に触媒活性以外の機能がないか検討した。単純化改変体といくつかの一本鎖RNAとの結合を、ゲルシフトアッセイによって解析したが、結合は観察できなかった。次に、10アミノ酸種で再構成された単純化改変体とATPとの結合アッセイをおこなったが、同様に、結合は観察できなかった。一方で、13アミノ酸種で再構成された改変体では、ATP結合活性が観察された。この研究成果によって、本研究課題の研究期間は終了するが、今後、13アミノ酸種で再構成された改変体から系統的かつ網羅的にアミノ酸種類を減らすことによって、ATP結合活性に必要な最少アミノ酸種類(数)を明らかにできるのではないかと期待される。
また、前年度までに復元した真正細菌共通祖先型トリオースリン酸イソメラーゼと古細菌共通祖先型トリオースリン酸イソメラーゼの物性解析をおこなった。その結果、どちらの祖先型トリオースリン酸イソメラーゼも、現存の酵素と比べると小さいながらも触媒活性を示し、80℃を超える温度まで安定であることが明らかとなった。本研究課題の期間は終了するが、今後、祖先型トリオースリン酸イソメラーゼのアミノ酸組成単純化によって、可能な限り、初期地球環境に豊富に存在したと推定されているアミノ酸だけから再構成することを試みる計画である。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うちオープンアクセス 4件、 査読あり 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 祖先型再構成タンパク質を用いた原始アミノ酸組成の探索2019

    • 著者名/発表者名
      AKANUMA Satoshi
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 59 号: 1 ページ: 023-025

    • DOI

      10.2142/biophys.59.023

    • NAID

      130007557828

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 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] Reduced amino acid set proteins suggest a role of prebiotic amino acids in primitive protein synthesis2018

    • 著者名/発表者名
      Shibue Rei, Akanuma Satoshi
    • 雑誌名

      Viva Origino

      巻: 46 ページ: 4-4

    • NAID

      130008116896

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comprehensive reduction of amino acid set in a protein suggests the importance of prebiotic amino acids for stable proteins2018

    • 著者名/発表者名
      Shibue Rei、Sasamoto Takahiro、Shimada Masami、Zhang Bowen、Yamagishi Akihiko、Akanuma Satoshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 1227-1227

    • DOI

      10.1038/s41598-018-19561-1

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characterization of Reconstructed Ancestral Proteins Suggests a Change in Temperature of the Ancient Biosphere2017

    • 著者名/発表者名
      Akanuma Satoshi
    • 雑誌名

      Life

      巻: 7 号: 3 ページ: 33-33

    • DOI

      10.3390/life7030033

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Protein engineering experiments to explore the evolution of early life2019

    • 著者名/発表者名
      Akanuma S
    • 学会等名
      New Frontier in Protein Design & Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生命の初期進化を探る蛋白質工学研究2018

    • 著者名/発表者名
      赤沼哲史
    • 学会等名
      第18回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 少数種アミノ酸で再構成されたタンパク質が示唆する前生物的アミノ酸の役割2018

    • 著者名/発表者名
      渋江怜、笹本峻弘、山岸明彦、赤沼哲史
    • 学会等名
      第18回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 原始地球上に比較的多く存在したと推定されるアミノ酸種のタンパク質合成における役割2018

    • 著者名/発表者名
      赤沼哲史
    • 学会等名
      日本進化学会第20回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Protein engineering studies to explore primordial proteins’ characteristics2018

    • 著者名/発表者名
      Akanuma S
    • 学会等名
      Extremophiles 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Role of prebiotic amino acids in creating primordial proteins2018

    • 著者名/発表者名
      Akanuma S
    • 学会等名
      Hadean Bioscience International Symposium 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 真正細菌共通祖先型トリオースリン酸イソメラーゼの復元と解析2018

    • 著者名/発表者名
      柏和晃、遠藤雄仁、古川龍太郎、赤沼哲史
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 少数アミノ酸種からの安定な立体構造の再構成2018

    • 著者名/発表者名
      渋江怜、赤沼哲史
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 共通祖先2018

    • 著者名/発表者名
      赤沼哲史
    • 学会等名
      アストロバイオロジーセンター(ABC)シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 網羅的アミノ酸欠損実験によって示唆された前生物的アミノ酸のタンパク質安定性への寄与2018

    • 著者名/発表者名
      渋江怜、赤沼哲史
    • 学会等名
      生命の起原および進化学会第43回学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 幾つかの疎水性アミノ酸を欠損させたヌクレオシド二リン酸キナーゼの性質2017

    • 著者名/発表者名
      渋江怜、島田真実、山岸明彦、赤沼哲史
    • 学会等名
      2017年生命の起原および進化学会&日本アストロバイオロジーネットワーク夏の学校
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 20種未満のアミノ酸によるタンパク質の再構成2017

    • 著者名/発表者名
      赤沼哲史
    • 学会等名
      2017年度日本アストロバイオロジーネットワークワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質再構成実験による疎水性アミノ酸の可塑性の検証2017

    • 著者名/発表者名
      渋江怜、赤沼哲史
    • 学会等名
      2017年度日本アストロバイオロジーネットワークワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ヌクレオシド二リン酸キナーゼを用いた疎水性アミノ酸欠損の影響の検証2017

    • 著者名/発表者名
      渋江怜、赤沼哲史
    • 学会等名
      生命科学系学会合同年次大会(ConBio2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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