試験管内タンパク質合成の分子基盤と細胞機能模倣に向けたその応用

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17076011
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所 (2006-2009); 徳島大学 (2005)
• 研究代表者: 片岡 正俊 独立行政法人産業技術総合研究所, 健康工学研究センター, 研究チーム長 (20224438)
• 研究分担者: 篠原 康雄 徳島大学, 疾患ゲノム研究センター, 教授 (60226157) ; 石田 竜弘 徳島大学, 大学院・ヘルスバイオサイエンス研究部, 准教授 (50325271) ; 森 秀治 岡山大学, 医歯薬総合研究科, 准教授 (50220009)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2009
• キーワード: 膜タンパク質 / リポソーム / 試験管内タンパク質合成 / コートペプチド / 細胞機能模倣 / 再構成

研究概要

細胞機能の模倣を行うため膜タンパク質の再構成を目標とした。そこで我々は、膜移行性が知られているバクテリオファージのコートペプチドをシーズペプチドとして、細胞膜モデルとしてリポソームを利用して、方向性を持って自発的に膜に移行・挿入されるペプチドの合成を試みた。この結果、膜貫通領域にロイシンによる疎水性の付与を行うと同時に、ペプチド両末端にアミノ酸変異を加え荷電をコントロールすることで特定の方向性を持ってリポソームに移行できるペプチドの調整を行っている。この中でペプチド内のアミノ酸変異による疎水性変化により、ペプチドに対する抗体との反応性が大きく異なることを見出した。この疎水性に基づく抗体との反応性の変化は、ニトロセルロース膜やPVDF膜など通常の生物学の分野で頻用されるウエスタンブロット法で抗原の固定を行い抗原抗体反応の反応場として利用される膜上でも確認された。これはこれら膜上でペプチドがフォールディング構造を形成することで抗体との反応性が大きく変化するものと示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Analysis of DNA ligation by microchip electrophoresis (2010)
  • 著者名/発表者名: Umemoto Y, Kataoka M, Yatsushiro S, Yamamura S, Ooie T, Kido J, Yamamoto T, Shinohara Y, Baba Y.
  • 雑誌名: J Pharm Biomed Anal. 52(2) ページ: 323-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of calprotectin in human keratinocytes by keratinocyte growth factor and interleukin-1alpha (2010)
  • 著者名/発表者名: Bando M, Hiroshima Y, Kataoka M, Herzberg MC, Ross KF, Shinohara Y, Yamamoto T, Nagata T, Kido J.
  • 雑誌名: Immunol Cell Biol. 88(3) ページ: 328-33
  • 査読あり
• [雑誌論文] Replacement of C305 in heart/muscle-type isozyme of human carnitine palmitoyltransferase I with aspartic acid and other amino acids (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsuo T, Yamamoto A, Yamamoto T, Otsuki K, Yamazaki N, Kataoka M, Terada H, Shinohara Y.
  • 雑誌名: Biochem Genet 48(3-4) ページ: 193-201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct endonuclease digestion and multi-analysis of restriction fragment length polymorphisms by microchip electrophoresis (2009)
  • 著者名/発表者名: Akamine R, Yatsushiro S, Yamamura S, Kido J, Shinohara Y, Baba Y, Kataoka M.
  • 雑誌名: J Pharm Biomed Anal 50(5) ページ: 947-53
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ca2+-induced permeability transition can be observed even in yeast mitochondria under optimized experimental conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamada A, Yamamoto T, Yoshimura Y, Gouda S, Kawashima S, Yamazaki N, Yamashita K, Kataoka M, Nagata T, Terada H, Pfeiffer DR, Shinohara Y
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 1787(12) ページ: 1486-91
  • 査読あり
• [雑誌論文] Classification of FABP isoforms and tissues based on quantitative evaluation of transcript levels of these isoforms in various rat tissues (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T, Yamamoto A, Watanabe M, Matsuo T, Yamazaki N, Kataoka M, Terada H, Shinohara Y.
  • 雑誌名: Biotechnol Lett 31(11) ページ: 1695-701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sequential analysis of RNA synthesis by microchip electrophoresis (2009)
  • 著者名/発表者名: Umemoto Y, Kataoka M, Yatsushiro S, Watanabe M, Kido J, Kakuhata R, Yamamoto T, Shinohara Y, Baba Y.
  • 雑誌名: Anal Biochem 388(1) ページ: 161-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential permeabilization effects of Ca2+ and valinomycin on the inner and outer mitochondrial membranes as revealed by proteomics analysis of proteins released from mitochondria (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamada A, Yamamoto T, Yamazaki N, Yamashita K, Kataoka M, Nagata T, Terada H, Shinohara Y.
  • 雑誌名: Mol Cell Proteomics 8(6) ページ: 1265-77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Substitution of certain amino acids in a short peptide causes a significant difference in their immunoreactivities with antibodies against different epitopes: evidence for possible folding of the peptide on a nitrocellulose or PVDF membrane (2009)
  • 著者名/発表者名: Matsuo T, Yamamoto T, Katsuda C, Niiyama K, Yamamoto A, Yamazaki N, Ohkura K, Kataoka M, Shinohara Y.
  • 雑誌名: Biologicals 37(1) ページ: 44-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction of plasmids suitable for in vitro synthesis of full-length mRNAs having a 3'-poly (A)+tail (2009)
  • 著者名/発表者名: Matsuo T, Obana E, Yamamoto T, Kakuhata R, Yamazaki N, Kataoka M, Baba Y, Hori T, Shinohara Y.
  • 雑誌名: Biotechnol Lett 31(2) ページ: 203-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distinct behaviors of adenylate kinase and cytochrome c observed following induction of mitochondrial permeability transition by Ca(2+) in the absence of respiratory substrate (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T, Yoshimura Y, Yamada A, Gouda S, Yamashita K, Yamazaki N, Kataoka M, Nagata T, Terada H, Shinohara Y.
  • 雑誌名: J Bioenerg Biomembr 40(6) ページ: 619-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cold-induced changes in gene expression in brown adipose tissue: implications for the activation of thermogenesis (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe M, Yamamoto T, Mori C, Okada N, Yamazaki N, Kajimoto K, Kataoka M, Shinohara Y.
  • 雑誌名: Biol Pharm Bull 31(5) ページ: 775-84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accurate quantitation of salivary and pancreatic amylase activities in human plasama by microchip electrophoretic separation of the substrates and hydrolysates coupled with immunoinhibition (2008)
  • 著者名/発表者名: Maeda E, Kataoka M, Yatsushiro S, Kajimoto K, Hino M, Kaji N, Tokeshi M, Bando M, Kido J, Ishikawa M, Shinohara Y, Baba Y.
  • 雑誌名: Electrophoresis 29(9) ページ: 1902-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functionally important conserved length of C-terminal regions of yeast and bovine ADP/ATP carriers, identified by deletion mutants studies, and water accessibility of the amino acids at the C-terminal region of the yeast carrier (2008)
  • 著者名/発表者名: Iwahashi A, Ishii A, Yamazaki N, Hashimoto M, Ohkura K, Kataoka M, Majima E, Terada H, Shinohara Y.
  • 雑誌名: Mitochondrion 8(2) ページ: 196-204
  • 査読あり
• [雑誌論文] Importance of probe location for quantitative comparison of signal intensities among genes in microarray analysis (2008)
  • 著者名/発表者名: Kakuhata R, Watanabe M, Yamamoto T, Obana E, Yamazaki N, Kataoka M, Ooie T, Baba Y, Hori T, Shinohara Y.
  • 雑誌名: J Biochem Biophys Methods 70(6) ページ: 926-31
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synchronized changes in transcript levels of genes activating cold exposure-induced thermogenesis in brown adipose tissue of experimental animals (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe M, Yamamoto T, Kakuhata R, Okada N, Kajimoto K, Yamazaki N, Kataoka M, Baba Y, Tamaki T, Shinohara Y.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 1777(1) ページ: 104-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficiency of cell-free protein synthesis based on a crude cell extract from Escherichia coli, wheat germ, and rabbit reticulocytes (2008)
  • 著者名/発表者名: Hino M, Kataoka M, Kajimoto K, Yamamoto T, Kido J, Shinohara Y, Baba Y.
  • 雑誌名: J Biotechnol 133(2) ページ: 183-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Label-free detection of protein-protein interactions at the GaAs/water interface through surface infrared spectroscopy: discrimination between specific and nonspecific interactions by using secondary structure analysis (2007)
  • 著者名/発表者名: Onodera K, Hirano-Iwata A, Miyamoto K, Kimura Y, Kataoka M, Shinohara Y, Niwano M.
  • 雑誌名: Langmuir 23(24) ページ: 12287-92
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of human blood glucose levels using microchip electrophoresis (2007)
  • 著者名/発表者名: Maeda E, Kataoka M, Hino M, Kajimoto K, Kaji N, Tokeshi M, Kido J, Shinohara Y, Baba Y.
  • 雑誌名: Electrophoresis 28(16) ページ: 2927-33
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interleukin-1alpha regulates antimicrobial peptide expression in human keratinocytes (2007)
  • 著者名/発表者名: Bando M, Hiroshima Y, Kataoka M, Shinohara Y, Herzberg MC, Ross KF, Nagata T, Kido J.
  • 雑誌名: Immunol Cell Biol. 85(7) ページ: 532-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Possible utilization of in vitro synthesized mRNAs specifically expressed in certain tissues as standards for quantitative evaluation of the results of microarray analysis (2007)
  • 著者名/発表者名: Kakuhata R, Watanabe M, Yamamoto T, Akamine R, Yamazaki N, Kataoka M, Fukuoka S, Ishikawa M, Ooie T, Baba Y, Hori T, Shinohara Y.
  • 雑誌名: J Biochem Biophys Methods 70(5) ページ: 755-60
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of calprotectin expression by interleukin-1alpha and transforming growth factor-beta in human gingival keratinocytes (2007)
  • 著者名/発表者名: Hayashi N, Kido J, Kido R, Wada C, Kataoka M, Shinohara Y, Nagata T.
  • 雑誌名: J Periodontal Res.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Usefulness of the 5' region of the cDNA encoding acidic ribosomal phosphoprotein P0 conserved among rats, mice, and humans as a standard probe for gene expression analysis in different tissues and animal species (2007)
  • 著者名/発表者名: Akamine R, Yamamoto T, Watanabe M, Yamazaki N, Kataoka M, Ishikawa M, Ooie T, Baba Y, Shinohara Y.
  • 雑誌名: J Biochem Biophys Methods 70(3) ページ: 481-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] VDAC1, having a shorter N-terminus than VDAC2 but showing the same migration in an SDS-polyacrylamide gel, is the predominant form expressed in mitochondria of various tissues (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T, Yamada A, Watanabe M, Yoshimura Y, Yamazaki N, Yoshimura Y, Yamauchi T, Kataoka M, Nagata T, Terada H, Shinohara Y
  • 雑誌名: J Proteome Res 5(12) ページ: 3336-44
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-turnover osteoporosis is induced by cyclosporin A in rats (2006)
  • 著者名/発表者名: Wada C, Kataoka M, Seto H, Hayashi N, Kido J, Shinohara Y, Nagata T.
  • 雑誌名: J Bone Miner Metab 24(3) ページ: 199-205
  • 査読あり
• [学会発表] Rapid detection of malaria-infected erythrocytes using a cell microarray chip (2009)
  • 著者名/発表者名: 山村昌平、八代聖基、山口裕加、民谷栄一、片岡正俊
  • 学会等名: Asia Pacific Biochemical Engineering Conference 2009 (APBioChEC'09)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2009-11-26
• [学会発表] Development of a Single-channel Multiple Immunoassay Chip (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中正人、大家利彦、山瓶子勇次、中原伴徳、日野真美、赤峰理恵、片岡正俊
  • 学会等名: LAMP2009
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2009-06-30
• [学会発表] IL-1αand KGF regurate ketatinocyte expression of antimicrobial peptides (2008)
  • 著者名/発表者名: 板東美香、廣島佑香、片岡正俊、M.C. HERZBERG、K.F. ROSS、永田俊彦、木戸 淳一
  • 学会等名: 86th International Association for Dental Research
  • 発表場所: トロント
  • 年月日: 2008-07-05
• [学会発表] Detection of biomarker for peridontal disease using a microchip (2008)
  • 著者名/発表者名: 片岡正俊、日野 真美、八代聖基、板東美香、T. KANIE、M. KATAYAMA、木戸淳一
  • 学会等名: 86th International Association for Dental Research
  • 発表場所: トロント
  • 年月日: 2008-07-05
• [学会発表] Sho-saiko-to increase calprotectin expression in huma oral epithelial cells (2008)
  • 著者名/発表者名: 廣島 佑香、板東美香、片岡正俊、M.C. HERZBERG、K.F. ROSS、永田俊彦、木戸 淳一
  • 学会等名: 86th International Association for Dental Research
  • 発表場所: トロント
  • 年月日: 2008-07-03
• [学会発表] A Micromachined Fluorescence Detector for Microfluidic Separation of DNA Restriction Fragement Digests and Glucose (2007)
  • 著者名/発表者名: 亀井利浩、松廣健二郎、片岡正 俊、石川満
  • 学会等名: APCE2007
  • 発表場所: シンガポール
  • 年月日: 2007-12-19
• [図書] キャピラリー型DNA検知システム (2007)
  • 著者名/発表者名: 片岡正俊、篠原康雄
  • 総ページ数: 770-777
  • 出版者: 株式会社テクノシステム
• [産業財産権] 感染症における感染血液細胞の検出方法 (2008)
  • 発明者名: 山村昌平、八代聖基、片岡正俊
  • 権利者名: 独立行政法人産業技術総合研究所
  • 産業財産権番号: 特許権特願2008-225193
  • 出願年月日: 2008-09-02
• [産業財産権] 抗原抗体反応を利用した標的物質検出用チップ (2008)
  • 発明者名: 大家利彦、田中正人、中原伴徳、山瓶子勇次、片岡正俊、日野真美、八代聖 基
  • 権利者名: 独立行政法人産業技術総合研究所
  • 産業財産権番号: 特許権特願2008-165059
  • 出願年月日: 2008-06-24
• [産業財産権] リポソームに抗体結合能を付与するペプチド、および当該ペプチドで修飾されたリボソーム (2007)
  • 発明者名: 篠原康雄、際田弘志、石田竜弘、山崎尚志, 片岡正俊
  • 権利者名: 国立大学法人徳島大学、独立行政法人産業技術総合研究所
  • 産業財産権番号: 特許権特願2007-288728
  • 出願年月日: 2007-11-06