• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

生体高分子の構造変化を分子情報変換のトリガーとする機能スイッチングシステムの構築

公募研究

研究領域発動分子科学:エネルギー変換が拓く自律的機能の設計
研究課題/領域番号 19H05395
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 複合領域
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

松尾 貴史  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (50432521)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードタンパク質ダイナミクス / 構造変化 / 化学修飾 / 局所的構造効果 / タンパク質構造変化 / キナーゼ / 機能スイッチング / 金属ー金属相互作用 / 分子素子
研究開始時の研究の概要

タンパク質はアミノ酸ポリマーとしての「構造柔軟性」を兼ね備えていることから、刺激応答型分子素子の土台分子となりうる。金属ー金属相互作用は特異な光学特性、磁気特性を生み出すことから、小分子の結合・解離で構造変化を起こすタンパク質を使えば、リガンド濃度の制御によって特性変換度合いを自在にコントロールできる。そこで、本研究では、リガンド分子の結合・解離で大きな構造変化を起こすタンパク質の表面に合成金属錯体を2カ所導入し、生体高分子の構造変化が、タンパク質表面上で「金属-金属相互作用」に起因する特性スイッチングというシグナルに変換する「タンパク質ダイナミクス駆動型分子情報変換システム」を創成する。

研究実績の概要

本研究では、生体高分子の構造的特徴の1つである「構造柔軟性」に着目し、大きく構造変化を起こすタンパク質表面に合成分子を化学修飾し、土台タンパク質の構造変化に呼応して合成分子同士の相乗効果がオン・オフされる生体高分子素子を創成することを目的とした。本年度は、アデニル酸キナーゼ三変異体(A55C/C77S/V169C)タンパク質の分子表面上で、異なる合成分子同士の相互作用制御が可能であるかどうかを検証するために、タンパク質表面上に存在する2つのシステイン残基(Cys55およびCys169)の反応性を違いを定量的に評価した。どちらのシステイン残基ともに、近傍に酸性アミノ酸残基を有している。しかし、Cys55に隣接するAsp54は、Lys50と塩橋を形成しているのに対し、Cys169に隣接するGlu170には、塩橋を形成するようなパートナー残基がなく、分子動力学シミュレーションからCys169側鎖と弱い相互作用があることが示唆された。そこで、システインに対して一当量のピレニルヨードアセトアミドを作用させたところ、Cys55の方がCys169よりも6倍高い反応性を有することがわかった。このことは、Cys169残基はGlu170との相互作用によって、ピレニルヨードアセトアミドに対する反応性が落ちていることを示している。そこで、Asp54の塩橋パートナーであるLys50をAlaに変異させたタンパク質を調製し、塩橋構造を除去した場合にCys55の反応性が低下するかどうかを検証した。しかし、予想と反して、Cys55の反応性はさらに高くなった。このことは、塩橋構造の除去によって、Cys55近傍の局所的構造柔軟性が向上したためである。以上から、隣接する酸性アミノ酸残基の存在と局所的構造柔軟性がシステインの反応性を決定する要因であることが実証された。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 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 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Jadavpur University(インド)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] 生体分子への適用を指向したHoveyda-Grubbs型錯体の機能化2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuo Takashi
    • 雑誌名

      有機合成化学協会誌

      巻: 79 号: 4 ページ: 311-321

    • DOI

      10.5059/yukigoseikyokaishi.79.311

    • NAID

      130008022210

    • ISSN
      0037-9980, 1883-6526
    • 年月日
      2021-04-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functionalization of Ruthenium Olefin-Metathesis Catalysts for Interdisciplinary Studies in Chemistry and Biology2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuo Takashi
    • 雑誌名

      Catalysts

      巻: 11 号: 3 ページ: 359-359

    • DOI

      10.3390/catal11030359

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Second-coordination sphere effects on the reactivities of Hoveyda-Grubbs-type catalysts: a ligand exchange study using phenolic moiety-functionalized ligands2020

    • 著者名/発表者名
      Jatmika Catur、Goshima Kenta、Wakabayashi Kazumo、Akiyama Naoki、Hirota Shun、Matsuo Takashi
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 49 号: 33 ページ: 11618-11627

    • DOI

      10.1039/d0dt02353a

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ligand Exchange Strategy for Delivery of Ruthenium Complex Unit to Biomolecules Based on Ruthenium-Olefin Specific Interactions2020

    • 著者名/発表者名
      Jatmika Catur、Wakabayashi Kazumo、Tamaki Ryosei、Akiyama Naoki、Nakamura Ibuki、Hirota Shun、Yamaguchi Hiroyasu、Matsuo Takashi
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 49 号: 12 ページ: 1490-1493

    • DOI

      10.1246/cl.200590

    • NAID

      130007956027

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Porphyrin-based Probe for Simultaneous Detection of Interface Acidity and Polarity during Lipid Phase Transition of Vesicles.2020

    • 著者名/発表者名
      Rini Majumder, Snigdha Roy, Kentaro Okamoto, Satoshi Nagao, Takashi Matsuo, Partha Pratim Parui
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 36 号: 1 ページ: 426-434

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.9b02781

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Regioselective Chemical Modification of Cysteine Residues on Protein Surfaces Focusing on Local Environment around the Conjugation Sites2020

    • 著者名/発表者名
      Teruyuki Miyake, Ryosei Tamaki, Moeko Asanuma, Yoji Fukada, Shun Hirota, Takashi Matsuo
    • 雑誌名

      Bioconjugate Chem.

      巻: 31 号: 3 ページ: 794-802

    • DOI

      10.1021/acs.bioconjchem.9b00869

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent Developmetns on Creation of Artificial Metalloenzymes.2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Matsuo, Teruyuki, Miyake, Shun Hirota
    • 雑誌名

      Tetrahedron Lett.

      巻: 60 号: 45 ページ: 151226-151226

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2019.151226

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] タンパク質表面システイン残基の化学修飾に対する局所的構造効果の検証2021

    • 著者名/発表者名
      玉置椋星、三宅輝幸、廣田俊、松尾貴史
    • 学会等名
      日本化学会第101春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Hoveyda-Grubbs型錯体の構造修飾 (1):第二配位圏効果による錯体の安定性および触媒活性制御2021

    • 著者名/発表者名
      秋山 直生、Catur Jatmika、五嶋 健太、廣田 俊、松尾 貴史
    • 学会等名
      日本化学会第101春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Hoveyda-Grubbs型錯体の構造修飾 (2):生体分子への固定化反応の適用2021

    • 著者名/発表者名
      中村 伊武輝、Catur Jatmika、秋山 直生、廣田 俊、山口 浩靖、松尾 貴史
    • 学会等名
      日本化学会第101春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] アデニル酸キナーゼ三変異体(A55C/C77S/V169C)の表面システイン残基の反応性に対する局所的構造要因の検証2020

    • 著者名/発表者名
      玉置椋星、三宅輝幸、浅沼萌子、松尾貴史、廣田俊
    • 学会等名
      日本化学会第100春季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Sequential Conjugation of Different Molecules onto Protein Surface and Comparison of Reactivities of Cysteine Residues2019

    • 著者名/発表者名
      Teruyuki Miyake, Ryosei Tamaki, Moeko Asanuma, Yoji Fukada, Shun Hirota, Takashi Matsuo
    • 学会等名
      15th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry (ISABC15)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 松尾貴史 ホームページ

    • URL

      https://mswebs.naist.jp/LABs/hirota/tmatsuo/matsuo_jpn.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2021-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi