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少数のアミノ酸置換による蛋白質の主鎖構造の揺らぎの設計法の開発及びその効果の解析

公募研究

研究領域揺らぎが機能を決める生命分子の科学
研究課題/領域番号 21107505
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
研究機関東京農工大学

研究代表者

黒田 裕  東京農工大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (10312240)

研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2010年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2009年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード蛋白質 / 生物物理 / 構造安定性 / 熱力学解析 / 変異体解析
研究概要

本研究では、1または少数アミノ酸置換が引き起こす揺らぎを設計し、その効果を、BPTI-[5,55](58残基)とデングウイルス由来D蛋白質の第3ドメイン(E3D;96残基)などのモデル蛋白質を用いて実験的に調べることを目的とする。
平成22年度では、BPTI-[5,55]の14番と38番の残基を中心とするトリプシン結合部位が座位するループ領域の主鎖構造の揺らぎがBPTI-[5,55]の安定性に及ぼす影響を調べた。そのため、14番と38番目の残基をそれぞれ、Gly,Ala,Valに置換した9種類の変異体と合わせて、14Gly38Ileと14Gly38Lysの合計11種類の変異体を発現・精製し、全変異体の熱安定性を円二色性分光法(CD)及び示差走査型熱量計(DSC)を用いてその熱力学パラメータを測定した。さらに、エンタルピー的に熱安定性が高かった5種類の変異体の立体構造をX線結晶構造解析法を用いて決定し、温度因子や主鎖の局所的な構造変形から揺らぎを評価した(座標はPDB登録済み)。また、実験技術において、少数アミノ酸置換した変異体の容易な結晶化法として、ヘテロシーディング法を立案し、その有効性を本研究で、初めて示したと考えている(ヘテロシーディング法:不安定な変異体の結晶化に安定な変異体を用いて作った結晶の核を用いる手法)。
さらに、E3Dにおいても同様の実験を行い、デングウイルス3型及び4型由来の合計2種類のE3DのX線結晶構造を決定し、CDでその熱安定性を求めた(座標はPDB仮登録中)。本件において、今後は、各デングウイルス型におけるE3Dの熱安定性及び抗体認識部位の揺らぎが抗体結合力に及ぼす影響の詳細を解析する予定である。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (22件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] DROP : an SVM domain linker predictor trained with optimal features selected by random forest2011

    • 著者名/発表者名
      Ebina Teppei, Toh Hiroyuki, Kuroda Yutaka
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 27(4) ページ: 487-494

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Prediction of protein motions from amino acid sequence and its application to protein-protein interaction2010

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Hirose, Kiyonobu Yokota, Yutaka Kuroda, Hiroshi Wako, Shigeru Endo, Satoru Kanai, Tamotsu Noguchi
    • 雑誌名

      BMC Structural Biology

      巻: 10 ページ: 20-20

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biophysical characterization of highly active recombinant Gaussia luciferase expressed in Escherichia coli2010

    • 著者名/発表者名
      Rathnayaka Tharangani, Tawa Minako, Sohya Shihori, Yohda Masafumi, Kuroda Yutaka
    • 雑誌名

      Biochim Biophys Acta

      巻: 1804(9) ページ: 1902-1907

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mathematical Model for Empirically Optimizing Large Scale Production of Soluble Protein Domains2010

    • 著者名/発表者名
      Eisuke Chikayama, Atsushi Kurodani, Takanori Tanaka, Takashi Yabuki, Satoshi Miyazaki, Shigeyuki Yokoyama, Yutaka Kuroda
    • 雑誌名

      BMC Bioinformatics

      巻: 11 ページ: 113-113

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ジュネーブ・Swiss-Protグループの紹介2010

    • 著者名/発表者名
      黒田裕, Lieberherr Damien
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 50(5) ページ: 252-253

    • NAID

      10026670731

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] Mathematical Model for Empirically Optimizing Large Scale Production of Soluble Protein Domains2010

    • 著者名/発表者名
      Chikayama Eisuke, Kurotani Atsushi, Tanaka Takanori, Yabuki Takashi, Miyazaki Satoshi, Yokoyama Shigeyuki, Kuroda Yutaka
    • 雑誌名

      BMC Bioinformatics 11

      ページ: 113-113

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermodynamic and structural analysis of highly stabilizing single and double mutations in BPTI variants2009

    • 著者名/発表者名
      Islam M Mohammad, Shihori Sohya, Keiichi Noguchi, Shun-Ichi Kidokoro, Masafumi Yohda, Yutaka Kuroda
    • 雑誌名

      PROTEINS 77

      ページ: 962-970

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved protein splicing reaction for low solubility protein fragments without insertion of native extein residues(NERs)2009

    • 著者名/発表者名
      Kamioka Tetsuya, Tawa Minako, Sohya Shihori, Yamazaki Toshio, Kuroda Yutaka
    • 雑誌名

      Biopolymers(Peptide Science) 92(5)

      ページ: 465-470

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 蛋白質の構造形成に必要な最小情報とは―単純化ウシ膵臓トリプシン阻害蛋白質変異体構造と熱力学―2009

    • 著者名/発表者名
      加藤淳、イスラムMモハマド、黒田裕
    • 雑誌名

      蛋白質 核酸 酵素 54(5)

      ページ: 643-648

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Loop-length dependent SVM prediction of domain linkers for high-throughput structural proteomics2009

    • 著者名/発表者名
      Ebina Teppei, Toh Hiroyuki, Kuroda Yutaka
    • 雑誌名

      Biopolymers 92

      ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Stabilization of BPTI-[5,55] through decrease of Iocal backbone fluctuations and development of hetero-microseeding for crystallizing low-stability proteins2010

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Kuroda, Mohamed M Islam, Kei Kobayashi
    • 学会等名
      揺らぎが機能を決める生命分子の科学 第4回公開シンポジウム
    • 発表場所
      滋賀県立県民交流センターピアザ淡海(滋賀県)
    • 年月日
      2010-11-30
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Thermally Stabilized Green Fluorescent Protein : Experimental and Theoretical Analyses2010

    • 著者名/発表者名
      秋山沙織、末永敦、小林貴幸、上岡哲矢、泰地真弘人、黒田裕
    • 学会等名
      第48回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2010-09-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 1及び2残基置換によって熱安定化したBPTI変異体の実験的解析2010

    • 著者名/発表者名
      小林慶、イスラムモニルモハマド、野口恵一、城所俊一、養王田正文、黒田裕
    • 学会等名
      第48回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2010-09-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of Three-Residue Fragment's Conformational Space2010

    • 著者名/発表者名
      木村俊太、蝦名鉄平、町田惠久海、黒田裕
    • 学会等名
      第48回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2010-09-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Biophysical Characterization of highly active recombinant Gaussia luciferase expressed in Escherichia coli2010

    • 著者名/発表者名
      Tharangani Rathnayaka, Minako Tawa, Shihori Sohya, Masafumi Yohda, Yutaka Kuroda
    • 学会等名
      第48回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2010-09-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 短いペプチドの新しい溶解度測定法の開発2010

    • 著者名/発表者名
      島田広海、モハマドモニルイスラム、モンスルアラムカーン、辻良太郎、黒田裕
    • 学会等名
      第48回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2010-09-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Purification of Recombinant Protein using Cell Wall Breakage by co-Expression of VanX2010

    • 著者名/発表者名
      上岡哲矢、惣谷志保里、黒田裕
    • 学会等名
      第48回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2010-09-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] ドメインリンカーの構造と配列が構造ドメイン形成に及ぼす影響2010

    • 著者名/発表者名
      蝦名鉄平、岩崎駿、黒田裕
    • 学会等名
      第48回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2010-09-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of Three-Residue Fragment's Conformational Space2010

    • 著者名/発表者名
      Shunta Kimura, Teippei Ebina Yutaka Kuroda
    • 学会等名
      Computational Biology Research Center Workshop 2010
    • 発表場所
      産業技術総合研究所(東京都)
    • 年月日
      2010-07-28
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Short Peptide Tags On Protein Solubility, Function, Structure Studied in the context of BPTI2010

    • 著者名/発表者名
      Mohammad Monirul Islam, Keiichi Noguchi, Masafumi Yohda, Yutaka Kuroda
    • 学会等名
      第10回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2010-06-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Effect of short tags on protein solubility, function and structure2010

    • 著者名/発表者名
      Mohammad Monirul Islam, Keiichi Noguchi, Masafumi Yohda, Yutaka Kuroda
    • 学会等名
      The Role of Biochemists in Health and Environment, Graduate Biochemists Association
    • 発表場所
      University of Dhaka (Dhaka, Bangladesh)
    • 年月日
      2010-05-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] X-Ray Crystal Structures of Extensively Simplified BPTI Variants Determined Using the KEK Photon Factory Facility2010

    • 著者名/発表者名
      イスラムMモハマド、惣谷志保里、野口恵一、養王田正文、黒田裕
    • 学会等名
      First Asia-Europe Physics Summit
    • 発表場所
      エポカルつくば(茨城県)
    • 年月日
      2010-03-24
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] An SVM-Domain Linker Prediction Trained with Optimized Features Selected Random Forest and Stepwise Selection2010

    • 著者名/発表者名
      Ebina Teppei, Toh Hiroyuki, Kuroda Yutaka
    • 学会等名
      First Asia-Europe Physics Summit
    • 発表場所
      エポカルつくば(茨城県)
    • 年月日
      2010-03-24
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Further Simplification of the BPTI Sequence : Minimum Information for Specifying a Native Protein Structure2009

    • 著者名/発表者名
      黒田裕, イスラムMモハマド, 惣谷志保里, 野口恵一, 養王田正文、
    • 学会等名
      第2回日韓生体分子科学セミナー「実験とシミュレーション」
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2009-12-22
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 超単純化BPTIに於ける揺らぎ~X線結晶構造解析を用いた分子レベルでの解明~(Molecular Fluctuations in Extensively Simplified BPTI Variants Examined by X-ray Crystallography)2009

    • 著者名/発表者名
      黒田裕、イスラムMモハマド
    • 学会等名
      新学術領域研究「揺らぎと生体機能」第3回公開シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2009-12-20
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] MOBILITY OF WATER MOLECULES INTO GFP INTERIOR AND THEIR EFFECTS ON THE THERMAL STABILITY2009

    • 著者名/発表者名
      秋山沙織, 小林貴幸, 上岡哲矢, 末永敦, 泰地真弘人, 黒田裕
    • 学会等名
      第32回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 年月日
      2009-12-12
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 短い溶解度向上ペプチドタグ(SEPタグ)による新規封入体形成抑制法の開発2009

    • 著者名/発表者名
      石原謙一郎, 惣谷志保里, 黒田裕
    • 学会等名
      第32回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 年月日
      2009-12-10
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] E.coli expression of soluble and active Gaussia luciferase2009

    • 著者名/発表者名
      Tharangani Rathnayaka, Makino Erika, Sohya Shihori, Yohda Masafumi, Kuroda Yutaka
    • 学会等名
      第32回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 年月日
      2009-12-10
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 点変異によって13度熱安定化したBPTI変異体の構造及び熱安定性の解析2009

    • 著者名/発表者名
      イスラムMモハマド、惣谷志保里、野口恵一、城所俊一、養王田正文、黒田裕
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      アクティとくしま(徳島県)
    • 年月日
      2009-11-01
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 最適化された記述子群を用いたドメインリンカー予測法の開発2009

    • 著者名/発表者名
      蝦名鉄平、藤博幸、黒田裕
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      アクティとくしま(徳島県)
    • 年月日
      2009-10-31
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] BPTI変異体の熱安定性とタンパク質間相互作用の共進化的視点からの解析シンポジウム タンパク質間相互作用研究の手法としての共進化解析2009

    • 著者名/発表者名
      黒田裕
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      アクティとくしま(徳島県)
    • 年月日
      2009-10-30
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] アミノ酸配列単純化法を用いたBPTI蛋白質の構造形成及び熱安定性の解析2009

    • 著者名/発表者名
      黒田裕、イスラムMモハマド
    • 学会等名
      第82回日本生化学会年会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県)
    • 年月日
      2009-10-24
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] 邦訳:「物理化学で用いられる量・単位・記号要約版2010

    • 著者名/発表者名
      朽津耕三、黒田裕、志田忠正
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      日本化学会 グリーンブック要約版・訳書作成委員会
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考] The first prize for the poster (Best poster賞)受賞

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考] Islam Monirul Islam, Keiichi Noguchi, Masafumi Yohda, Kuroda Yutaka, "Effect of short peptide tags on protein solubility, function, and structure" Symposium on the Role of Biochemists in Health and Environment, Dhaka, Bangladesh, May 21, 2010

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2018-03-28  

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