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水素合成触媒としての応用を視野に入れたヒドロゲナーゼの構造・技術基盤の確立

公募研究

研究領域人工光合成による太陽光エネルギーの物質変換:実用化に向けての異分野融合
研究課題/領域番号 25107522
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
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

庄村 康人  兵庫県立大学, 生命理学研究科, 助教 (50423900)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード水素合成酵素 / 金属タンパク質
研究実績の概要

バクテリアの水素代謝の中心的な役割を担うヒドロゲナーゼは,水素分子の分解・合成を可逆的に触媒する.本研究では,まだ性質や機能がよくわかっていないグループIVに属するエネルギー保存型[NiFe]-ヒドロゲナーゼを研究対象とし,その大量発現系の構築およびX線結晶構造解析を用いた原子レベルでの立体構造決定を目指した.
まず,大腸菌で産生させた他の種由来のヒドロゲナーゼの活性を確認するため,内在性ヒドロゲナーゼの遺伝子をノックアウトした大腸菌株を幾つか作成した.さらに,酵素活性に必須な鉄硫黄クラスターを合成する遺伝子群の発現を制御する遺伝子iscRをノックアウトした株も作成し,これらの宿主としての能力を評価した.発現ベクターは,これまでに作成した好熱菌由来のグループⅣ[NiFe]-ヒドロゲナーゼの構造遺伝子および成熟化因子遺伝子を挿入したものについて,さらなる改良を進めた.まず,従来の系ではベクター上の一連の遺伝子は一つのプロモーターによって転写が行われていたが,個々のタンパク質の発現量のばらつきを抑え,かつ全体の発現量を増やすために,各遺伝子それぞれにプロモータ-配列を挿入した.その結果,これまでは発現が電気泳動で確認できていなかったサブユニットについても十分にその発現を確認できるようになった.また,iscRのノックアウトは,活性を有するヒドロゲナーゼの発現量にはほとんど影響がないことも確認された.また,大腸菌内在性グループⅣヒドロゲナーゼの試料調製に向けた遺伝子組み換え体の作製にも着手し,プロトンポンピング機能をになう膜内在性サブユニットであるHycDのC末端側にHistidine-tagを導入することによって,標的酵素を1回のステップで高純度に調製することを可能とする系を確立した.

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of the NAD+-reducing [NiFe] hydrogenase from Hydrogenophilus thermoluteolus TH-1.2015

    • 著者名/発表者名
      Taketa M, Nakagawa H, Habukawa M, Osuka H, Kihira K, Komori H, Shibata N, Ishii M, Igarashi Y, Nishihara H, Yoon KS, Ogo S, Shomura Y, Higuchi Y.
    • 雑誌名

      Acta Crystallogr F Struct Biol Commun.

      巻: 71 号: 1 ページ: 96-99

    • DOI

      10.1107/s2053230x14026521

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] X-ray structure analysis of the [NiFe]-hydrogenase from Citrobacter sp. S-772015

    • 著者名/発表者名
      Y. Shomura
    • 学会等名
      I2CNER International Workshop 2015
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-02-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of the Heterologous Expression System of the Group IV [NiFe]-hydrogenase2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Shomura
    • 学会等名
      ICARP (International Conference on Artficial Photosynthesis)
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県淡路市)
    • 年月日
      2014-11-24 – 2014-11-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] ヒドロゲナーゼの酸素による不活性化およびその耐性機構 (CSJ Current Review 次世代のバイオ水素エネルギー)2014

    • 著者名/発表者名
      庄村康人・樋口芳樹
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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