マベ真珠アラゴナイトナノ結晶配向制御機構の解明とフォトニック機能材料創製への応用

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20350073
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 小川 智久 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 准教授 (80240901)
• 連携研究者: 吉見 享祐 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 准教授 (80230803) ; 白井 剛 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 教授 (00262890)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: バイオテクノロジー / バイオミネラリゼーション

研究概要

マベガイ(Pteria penguin)の真珠層アラゴナイト結晶形成に関わるタンパク質、26kDa ADPリボシルトランスフェラーゼ様タンパク質(ARTL26P)およびジャッカリン様レクチンのバイオミネラリゼーション機能を明らかにした。2種のARTL26P、HSC2およびHSC3((ART26P-1およびART26P-2と命名)は4アミノ酸残基のみが異なるが、炭酸カルシウム結晶化反応において、ART26P-2(HSC3)が結晶核形成を促進(結晶数増加)するのに対して、HSC2は結晶形態を制御し、それぞれ異なる分布動態と機能をもつことがわかった。また、ART26P-2のみではカルサイトを形成するが、ART26P-1とART26P-2両者の存在下でアラゴナイトを形成することが判明した。一方、ジャッカリン様レクチンPPL2A, PPL2B, PPL3およびPPL4のバイオミネラリゼーション機能について、PPL2Aがアラゴナイト様結晶形成促進作用を示し、結晶粒界面に分布するのに対して、PPL3は結晶形成を制御(抑制)することがあきらかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Diversified Carbohydrate-binding Lectins from Marine Resources (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa, M. Watanabe, T. Naganuma, K. Muramoto
  • 雑誌名: J. Amino Acids 巻: ID838914
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tracing Protein Evolution through Ancestral Structures of Fish Galectin (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Konno, A. Kitagawa, M. Watanabe, T. Ogawa, T. Shirai
  • 雑誌名: Structure 巻: 19(5) ページ: 711-721
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein engineering of conger eel galectins by tracing of molecular evolution using probable ancestral mutants (2010)
  • 著者名/発表者名: Konno, A., Yonemaru, S., Kitagawa, A., Muramoto, K., Shirai, T. and Ogawa, T.
  • 雑誌名: BMC Evolutionary Biology 巻: 10 ページ: 43
  • DOI: DOI:10.1186/1471-2148-10-43
  • 査読あり
• [雑誌論文] The function of rhamnose-binding lectin in innate immunity by restricted binding to Gb3 (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, Y., Tateno, H., Nakamura-Tsuruta, S., Kominami, J., Hirabayashi, J., Nakamura, O., Watanabe, T., Kamiya, H., Naganuma, T., Ogawa, T., Naud, R. J., Muramoto K.
  • 雑誌名: Dev. Comp. Immunol. 巻: 33 ページ: 187-197
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mannose-binding lectin from yam (Dioscorea batatas)tubers with insecticidal properties against Helicoverpa armigera (Lepidoptera : Noctuidae) (2009)
  • 著者名/発表者名: Ohizumi, Y., Gaidamashvili, M., Ohwada, S., Matsuda, K., Kominami, J., Nakamura-Tsuruta, S., Hirabayashi, J., Naganuma, T., Ogawa, T., Muramoto K.
  • 雑誌名: J. Agric. Food Chem. 巻: 57(7) ページ: 2896-2902
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of Rhamnose-binding Lectin CSL3 : Unique Pseudo-tetrameric Architecture of a Pattern Recognition Protein (2009)
  • 著者名/発表者名: Shirai, T., Watanabe, Y., Lee, M.-S., Ogawa, T., Muramoto K.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 巻: 391(2) ページ: 390-403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Irradiation Promotes the Accumulation of Triglyceride (2009)
  • 著者名/発表者名: Konno A, Suzuki Y, Ogawa T, Taniuchi T.
  • 雑誌名: Lipomyces lipofer. Biosci. Biotech. Biochem 巻: 73 ページ: 2474-2477
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of silica gel-immobilized phosphorylcholine columns for size exclusion chromatography and their application in the analysis of the subunit structures of fish-egg lectins (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, Y., Abolhassani, M., Tojo, Y., Suda, Y., Miyazawa, K., Igarashi, Y., Sakuma, K., Ogawa, T., Muramoto K.
  • 雑誌名: J. Chromatography A 巻: 1216 (48) ページ: 8563-8566
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel recombinant system for functional expression of my necrotic snake phospholipase A2 in Escherichia coli using a new fusion affinity tag (2008)
  • 著者名/発表者名: Seto, M., Ogawa, T., Kodama, K., Muramoto, K., Kanayama, Y., Sakai, Y., Chijiwa, T. and Ohno, M.
  • 雑誌名: Protein Expression and Purification 巻: 58(2) ページ: 194-202
  • 査読あり
• [雑誌論文] solation and characterization of L-rhamnose-binding lectin, which binds to microsporidian Glugea plecoglossi, from ayu (Plecoglossus altivelis)eggs (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, Y., Shiina, N., Shinozaki, F., Yokoyama, H., Kominami, J., Nakamura-Tsuruta, S., Hirabayashi, J., Sugahara, K., Kamiya, H., Matsubar, H., Ogawa T. and Muramoto K.
  • 雑誌名: Dev. Comp. Immunol. 巻: 32 ページ: 487-499
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulating effect of acorn barnacle C-type lectins on the crystallization of calcium carbonate (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsubara, H., Hayashi, T., Ogawa, T., Muramoto, K., Jimbo, M., and Kamiya, H.
  • 雑誌名: Fish. Sci. 巻: 74 ページ: 418-424
  • 査読あり
• [学会発表] マベガイ真珠由来ジャッカリン関連レクチンによるアラゴナイト結晶の制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小川智久, 佐藤紗保, 佐藤理恵, 鹿内之寛, 永沼孝子, 村本光二, 尾定誠, 吉見享祐
  • 学会等名: 第5回東北糖鎖研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-12-09
• [学会発表] タンパク質によるアラゴナイト結晶形成制御:真珠バイオミネラリゼーションから学ぶ (2011)
  • 著者名/発表者名: 小川智久
  • 学会等名: 日本化学会東北支部ナノマテリアルコロキウム
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] Reconstraction of ancestral forms and the evolutionary history of fish galectins reveal their rapid adaptive evolution process (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa, M. Watanabe, A. Konno, K. Muramoto, T. Shirai
  • 学会等名: Interlec24
  • 発表場所: Brisbane, Austaralia
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] Congerin P is a new type of galectin that modulated carbohydrate binding activity by mannose (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Watanabe, O. Nakamura, K. Muramoto, T. Ogawa
  • 学会等名: Interlec24
  • 発表場所: Brisbane, Austaralia
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] マベガイ由来ジャッカリン関連レクチンの真珠バイオミネラリゼーション機構の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤紗保, 佐藤理恵, 鹿内之寛, 永沼孝子, 村本光二, 尾定誠, 吉見享祐, 小川智久
  • 学会等名: 第30回日本糖質学会
  • 発表場所: 長岡
  • 年月日: 2011-07-12
• [学会発表] 真珠の輝きの秘密:タンパク質による真珠アラゴナイト結晶および配向性の制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小川智久
  • 学会等名: 応用数学連携フォーラム第20回ワークショップ
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-06-29
• [学会発表] マベガイ由来TIMP様タンパク質は足糸線維構造を形成する (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐伯友理・永沼孝子・吉見享祐・村本光二・小川智久
  • 学会等名: フロンティア生命化学研究会シンポジウム2011
  • 発表場所: 東北大学, 仙台
  • 年月日: 2011-01-07
• [学会発表] マベガイADPリボシルトランスフェラーゼタンパク質による真珠アラゴナイト形成機構の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小川智久, 荒川香織, 堀田俊英, 永沼孝子, 村本光二, 渡辺精一, 谷内哲夫, 吉見享佑
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会/第83回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 20101207-10
• [学会発表] マベ貝(Pteria penguin)足糸由来線維タンパク質の大腸菌による発現と機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐伯友理, 永沼孝子, 吉見享祐, 村本光二, 小川智久
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会/第83回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 20101207-10
• [学会発表] タンパク質による真珠バイオミネラリゼーション制御の分子メカニズム (2010)
  • 著者名/発表者名: 小川智久、荒川香織、堀田英俊, 永沼孝子、村本光二、渡辺精一, 白石孝信, 尾定誠, 谷内哲夫, 吉見享佑
  • 学会等名: 平成22年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 岩手大学工学部
  • 年月日: 20100925-26
• [学会発表] 2種のADPリボシルトランスフェラーゼ様タンパク質によるマベガイ真珠アラゴナイト形成制御の分子機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小川智久、荒川香織、堀田英俊, 永沼孝子、村本光二、渡辺精一, 白石孝信, 尾定誠, 谷内哲夫, 吉見享佑
  • 学会等名: 第5回バイオミネラリゼーションワークショップ
  • 発表場所: 東京大学農学部
  • 年月日: 2010-11-06
• [学会発表] マベガイ真珠タンパク質によるアラゴナイト結晶形成の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀田俊英、荒川香織、佐伯友理、永沼孝子、村本光二、谷内哲夫、吉見享佑、小川智久
  • 学会等名: 日本農芸化学会東北支部・北海道支部合同支部大会
  • 発表場所: 東北大学農学部
  • 年月日: 2010-09-27
• [学会発表] A novel recombinant system for efficient expression of unstable proteins using a new fusion affinity tag and high-perfomance cleaving enzyme (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa
  • 学会等名: 第3回タンパク質. ペプチド会議
  • 発表場所: 中国, Bekijing International Convention Center
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] タンパク質による結晶形成制御と新マテリアル創製への挑戦:真珠バイオミネラリゼーションから学ぶ (2009)
  • 著者名/発表者名: 小川智久
  • 学会等名: メタマテリアルサイエンス創生シンポジウム
  • 発表場所: 秋田大学工学資源学部
  • 年月日: 20090717-18
• [学会発表] マベガイ真珠バイオミネラリゼーションに関わるADPリボシルトランスフェラーゼの機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小川智久, 荒川香織, 永沼孝子, 吉見享祐, 渡辺精一, 白石孝信, 谷内哲夫, 村本光二, 尾定誠
  • 学会等名: 第4回バイオミネラリゼーションワークショップ
  • 発表場所: 東京大学農学部弥生講堂
  • 年月日: 2009-12-13
• [学会発表] 魚類卵由来ラムノース結合特異性レクチン(RBL)のX線構造解析による高次構造の解明 (2009)
  • 著者名/発表者名: 白井剛、小川智久、渡邉康春、李變敏、村本光二
  • 学会等名: 第3回東北糖鎖研究会
  • 発表場所: 長岡技術科学大学
  • 年月日: 2009-11-20
• [学会発表] マベガイ真珠バイオミネラリゼーションに関わるADPリボシルトランスフェラーゼの構造と機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小川智久, 荒川香織, 永沼孝子, 谷内哲夫, 村本光二, 尾定誠, 吉見享祐
  • 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
  • 年月日: 2009-10-24
• [学会発表] ADP ribosyl transferases regulate the aragonite crystal orientation and formation in the biomineralization of Pteria penguin pearl shell (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa, K. Arakawa, T. Naganuma, K. Yoshimi, K. Muramoto
  • 学会等名: 第2回スイス-日本生命化学シンポジウム(2nd SJBCS 2009)
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2009-09-11
• [学会発表] MMP-and TIMP-like Proteins Regulate the Fibril Formation of Pteria Penguin Byssus as Matrix Proteins (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Saeki, Y. Shikanai, K. Arakawa, T. Naganuma, K. Yoshimi, K. Muramoto, T. Ogawa
  • 学会等名: 第2回スイス-日本生命化学シンポジウム(2nd SJBCS 2009)
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2009-09-11
• [学会発表] マベ真珠アラゴナイト結晶配向性に関わる新規26kDaタンパク質の構造と機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 荒川香織, 永沼孝子, 鹿内之寛, 村本光二, 山田尚, 吉見享祐, 小川智久
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] Reconstraction of ancestral forms and the evolutionary history of fish galectins reveal their rapid adaptive evolution process (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa
  • 学会等名: 12th Evolutionary Biology Meeting
  • 発表場所: Marseilles, France
  • 年月日: 20080924-26
• [学会発表] マベ真珠アラゴナイトマトリックスタンパク質の特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 鹿内之寛, 永沼孝子, 佐藤理恵, 村本光二, 吉見享佑, 小川智久
  • 学会等名: 日本農芸化学会第143回東北支部大会
  • 発表場所: 弘前大学
  • 年月日: 2008-10-11
• [学会発表] マベ真珠アラゴナイト結晶配向性に関わる新規26kDaタンパク質の構造と機能 (2008)
  • 著者名/発表者名: 荒川香織、永沼孝子、村本光二、吉見享佑、小川智久
  • 学会等名: 日本農芸化学会第143回東北支部大会
  • 発表場所: 弘前大学
  • 年月日: 2008-10-11
• [学会発表] Jacalin-like multiple lectins related to biomineralization of Pteria penguin shell (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa, T. Naganuma, W. Hoshino, R. Sato, Y. Shikanai, K. Muramoto, K. Yoshimi, M. Osada
  • 学会等名: 23^<rd> International Lectin Meeting (INTERLEC-23)
  • 発表場所: Stirling大学, UK
  • 年月日: 2008-07-13
• [図書] Ancestral protein reconstruction as a new field in protein engineering . In : Ribosomal Proteins and Protein Engineering (2010)
  • 著者名/発表者名: Konno, A., Ogawa, T., Shirai, T.
  • 出版者: Nova Science Publishers, Inc
• [産業財産権] マベガイのART26Pと選択的に結合するモノクローナル抗体およびそれを用いた良質真珠を生産するマベガイの選別方法 (2012)
  • 発明者名: 小川智久, 小野史織, 永沼孝子
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 特願、2012-048082
  • 取得年月日: 2012-03-05