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2022 年度 実績報告書

細胞における遅延制御反応場の形成機構と機能発現の探求

計画研究

研究領域遅延制御超分子化学
研究課題/領域番号 21H05095
研究機関東北大学

研究代表者

奥村 正樹  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 准教授 (50635810)

研究期間 (年度) 2021-08-23 – 2024-03-31
キーワード反応遅延制御 / 酸化的フォールディング / LLPS
研究実績の概要

小胞体内化学的触媒反応場の形成メカニズムを明らかにするため、分子生物学的手法により構成成分やトリガーとなる因子を抽出する。2021年度から小胞体内化学的触媒反応場の形成因子を見出しており、2021年度から引き続き2022年度は、小胞体内化学的触媒反応場の形成および消失メカニズムを明らかにするため、A01班齋尾と協力し、NMR測定による立体構造・ダイナミクス解析を行った。その結果、小胞体内化学的触媒反応場の形成因子のアミノ酸アサイメントを終えただけでなく、構造変化を捉えることに成功した。さらに、化学的触媒反応場に不可欠な領域の特定に至った。
さらに、前年度から引き続き、小胞体内化学的触媒反応場の可視化を目指し、屈折率を活かしたホロトモグラフィー顕微鏡を設置した(ParkらNat. Photonics 2018)。その結果、幾種かのシャペロン、酵素、基質、低分子化合物の濃縮の可視化に成功し、濃縮における選択性を示すことが出来た。さらに前年度の課題であった細胞内検証において、U2OS細胞を用いて、免疫沈降法を用いて検証した結果、細胞内fociを確認することが出来た。
最終年度では、動的な反応遅延制御環境における酵素反応遅延のメカニズムを明らかにするための酵素反応の素過程を追跡する。また、C01班村岡と協力し、反応遅延制御の反応場の化学制御が可能になると考えられる、幾種かの酸化還元化合物を開発し論文として発表した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

A01班齋尾と協力し、反応遅延制御に関わる反応場に関し、解析を終えており、現在論文投稿準備中である。さらに、また、C01班村岡と協力し、幾報か論文として発表・投稿中であることを鑑みると、当初の計画以上に本研究計画が進んでいることを裏付ける。

今後の研究の推進方策

2022年度までに特定した幾種かのシャペロン、酵素、基質、低分子化合物の濃縮における選択性から、反応遅延を実現する生理学的意義が存在すると考えられる。そのため、次年度では反応場における酵素反応遅延について検証する必要がある。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 9件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] 韓国基礎科学研究所(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      韓国基礎科学研究所
  • [雑誌論文] Oxidative Protein Folding Promotion by Imidazoyl-conjugated Thiol2023

    • 著者名/発表者名
      Okada, S., Matsumoto, Y., Okumura, M., and Muraoka, T.*
    • 雑誌名

      Chem.Lett.

      巻: 52 ページ: 202-205

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biophysical elucidation of neural network and chemical regeneration of neural tissue2022

    • 著者名/発表者名
      Muraoka, T*, Saio, T, and Okumura, M
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 19 ページ: e190024

    • DOI

      10.2142/biophysico.bppb-v19.0024

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cysteine-based protein folding modulators for trapping intermediates and misfolded forms2022

    • 著者名/発表者名
      Nishino, H., Kitamura, M., Okada, S., Miyake, R., Okumura, M., and Muraoka, T.*
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 12 ページ: 26658-26664

    • 査読あり
  • [学会発表] 各生物学的階層におけるタンパク質品質管理の理解2023

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹
    • 学会等名
      神戸学院大学セミナー 知の創造セミナー 4回目
    • 招待講演
  • [学会発表] Understanding the mechanism by which Protein Disulfide Isomerase (PDI) family guide proper oxidative folding2023

    • 著者名/発表者名
      Masaki Okumura
    • 学会等名
      Zoominar "Amyloid Symposium"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 基質触媒におけるPDI酵素群の動的会合体形成の理解2023

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹
    • 学会等名
      日本化学会 第103春季年会
    • 招待講演
  • [学会発表] 各階層における酸化的フォールディング触媒システムの理解2022

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹
    • 学会等名
      第22回 日本蛋白質科学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural insights into the protein control system mechanism by PDI family, the endoplasmic reticulum-resident chaperone/enzyme2022

    • 著者名/発表者名
      Masaki Okumura
    • 学会等名
      Protein Folding, Aggregation, Misfolding Disease, and Disease Crosstalk
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Protein Disulfide Isomerase family; their molecular actions and functions2022

    • 著者名/発表者名
      Masaki Okumura
    • 学会等名
      Redox Week in Sendai 2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 小胞体内における酸化的フォールディング触媒ネットワークの理解2022

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹
    • 学会等名
      第95回 日本生化学会
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] PDIファミリーのシャペロン機能の理解:プロテオスタスと神経変性疾患2022

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹
    • 学会等名
      第45回 日本分子生物学会
    • 招待講演
  • [学会発表] ホログラフィック顕微鏡を用いた相分離観察例の紹介2022

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹
    • 学会等名
      第45回 日本分子生物学会
    • 招待講演
  • [図書] 小胞体ジスルフィド結合触媒ネットワークを支える酵素群の構造基盤2022

    • 著者名/発表者名
      金村進吾, 稲葉謙次, 奥村正樹
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      日本結晶学会誌 64,209-210
  • [備考] ラボホームページ

    • URL

      https://web.tohoku.ac.jp/okumura/

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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