蛋白質複合体機能のリガンド依存的スイッチに対するラショナルデザイン

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20750133
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 水野 稔久 名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 助教 (90345950)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• キーワード: ナノバイオ / 蛋白質 / バイオテクノロジー

研究概要

蛋白質-蛋白質相互作用のモデル系としてRNA合成酵素(T7 RNAP)とその阻害剤蛋白質(T7 lysozyme)の相互作用ペアを用い、T7 lysozyme側に、特定のペプチド依存的に大きく構造転移を起こす人工コイルドコイルドメインを導入する事により、これらの間の蛋白質間相互作用のOffからOnへのスイッチに成功した。また一方で、in vivoでの使用に望ましい、『膜透過性を持つ有機小分子』に応答し、構造変化を可逆的に起こす人工蛋白質ドメインの設計にも取り組み成功した。本研究期間中にはなし得なかったが、このアダマンタン結合蛋白質の配列を天然蛋白質中に組み込む事により、有機分子依存的な蛋白質間相互作用調節系への応用が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Reconstitution of the Light-harvesting (LH1) Complex Using Zinc-substituted Bacteriochlorophyll a and LH1-polypeptides Isolated from the Purple Photosynthetic Bacterium Rhodospirillum rubrum, Together with all-trans Carotenoids (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Nakagawa, T. Nakano, N. Fukui, A. Nakashima, S. Sakai, T. Mizuno, T. Dewa, K. Iida, A.T. Gardiner, R.J. Cogdell, R. Fujii, H. Hashimoto, M. Nango
  • 雑誌名: Carotenoid Science (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstitution of the Light-harvesting 1 (LH1) Complex Using LH1-α and LH-1-β Polypeptides, Separately Isolated from the Purple Photosynthetic Bacterium Rhodospirillum rubrum, Together with Bacteriochlorophyll a and All-trans Carotenoids (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Nakagawa, T. Nakano, N. Fukui, A. Nakashima, S. Sakai, T. Mizuno, T. Dewa, K. Iida, A.T. Gardiner, R.J. Cogdell, R. Fujii, H. Hashimoto, M. Nango
  • 雑誌名: Carotenoid Science (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carotenoid Specificity During Reconstitution of the Light-harvesting 1 (LH1) Complexes Using LH1-polypeptides Isolated from the Purple Photosynthetic Bacterium Rhodobacter sphaeroides Together with Bacteriochlorophyll a and Carotenoids (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Nakagawa, N. Fukui, T. Nakano, A. Mizuno, A. Nakashima, S. Sakai, T. Mizuno, T. Dewa, K. Iida, A.T. Gardiner, R.J. Cogdell, R. Fujii, H. Hashimoto, M. Nango
  • 雑誌名: Carotenoid Science (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Manipulation of the Protein-complex function by using an Engineered Heterotrimeric Coiled-coil Switch (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Mizuno, K. Suzuki, T. Imai, Y. Furutani, M. Kudou, M. Oda, H. kandori, K. Tsumoto, T. Tanaka
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem 7 ページ: 3102-3111
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of the side chain length of Asp and Glu on coordination structure of Cu (2+) in a de novo designed protein (2009)
  • 著者名/発表者名: D. Shiga, D. Nakane, T. Inomata, H. Matsuda, M. Oda, M. Noda, S. Uchiyama, K. Fukui, Y. Takano, H. Nakamura, T. Mizuno, T. Tanaka
  • 雑誌名: Biopolymer 91 ページ: 907-916
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organic Ligand Binding by Hydrophobic Cavity in Designed Tetrameric Coiled-Coil Proteins (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Mizuno, C. Hasegawa, Y. Tanabe, K. Hamajima, T. Muto, Y. Nishi, M. Oda, Y. Kobayashi, T. Tanaka
  • 雑誌名: Chem. Eur. J 15 ページ: 1491-1498
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction of a pH-Responsive Artificial Membrane Fusion System by Using Designed Coiled-Coil Polypeptides (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Kashiwada, K. Matsuda, T. Mizuno, T. Tanaka
  • 雑誌名: Chem. Eur. J 14 ページ: 7343-7350
  • 査読あり
• [雑誌論文] 設計タンパク質をモジュールドメインとして利用した外部刺激応答タンパク質の創製 (2008)
  • 著者名/発表者名: 水野稔久、織田昌幸、田中俊樹
  • 雑誌名: 熱測定 35 ページ: 227-236
  • 査読あり
• [学会発表] Construction of the Stimuli-dependent Natural Protein Mutants Using the De Novo Designed Ligand-responsible alpha-Helical Coiled-coil (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshihisa Mizuno, Kumiko Suzuki, Kaori Murao, Satoshi Yuzawa, Toshiki Tanaka
  • 学会等名: IFPT 2009
  • 発表場所: 中国(北京)
  • 年月日: 2010-09-18
• [学会発表] 光合成細菌のアンテナ系モデルタンパク質/色素複合体の再構成と基板上への組織化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 近藤政晴、中島彩乃、酒井俊亮、中川勝統、橋本秀樹、水野稔久、田中俊樹、出羽毅久、南後守
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会(2010)
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] 光合成でのアンテナ系モデルタンパク質を用いた色素複合体の再構成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 酒井俊亮、中川勝統、中島彩乃、飯田浩史、藤井律子、橋本秀樹、水野稔久・田中俊樹、出羽毅久、南後守
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会(2010)
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] チャネル構造を有する設計蛋白質の構築 (2010)
  • 著者名/発表者名: 右近卓也、水野稔久、杉安和憲、竹内正之、出羽毅久、南後守、田中俊樹
  • 学会等名: 「分子ナノシステムの創発化学」第1回公開シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-02-05
• [学会発表] Zn結合性3本鎖α-ヘリカルコイルドコイル蛋白質の設計 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大草宏一、水野稔久、田邊陽一、織田昌幸、田中俊樹
  • 学会等名: 第24回生体機能関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2009-09-14
• [学会発表] 有機小分子に結合する人工タンパク質の設計 (2009)
  • 著者名/発表者名: 武藤隆史、水野稔久、織田昌幸、田中俊樹
  • 学会等名: 第24回生体機能関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2009-09-14
• [学会発表] endo-1,3-β-glucanaseの構造や機能における触媒残基とCa2+の役割 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田邊陽一、三上文三、水野稔久、田中俊樹、織田昌幸
  • 学会等名: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2009-05-20
• [学会発表] 構造変化を伴う金属イオン結合α-ヘリカルコイルドコイル蛋白質の設計と機能評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大草宏一、水野稔久、田邊陽一、坪井茉奈、柏田歩、織田昌幸、田中俊樹
  • 学会等名: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2009-05-20
• [学会発表] 構造変化を伴う金属イオン結合三本鎖コイルドコイル蛋白質変異体の構築と機能評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大草宏一、水野稔久、田邊陽一、織田昌幸、田中俊樹
  • 学会等名: 日本化学会第89春期年会(2009)
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] 生理的pHにおいて機能する標的選択的膜融合系の構築 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坪井茉奈、柏田歩、水野稔久、長崎健、松田清美
  • 学会等名: 日本化学会第89春期年会(2009)
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] Design and Application of Recombinant Proteins Respondent with External Stimuli (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshihisa Mizuno
  • 学会等名: 7th International life Surveyor Symposium
  • 発表場所: 株式会社日立製作所中央研究所小平記念館
  • 年月日: 2009-01-29
• [学会発表] Design and Application of the De Novo Designed Metal-Bind a-helical Coiled- coil Proteins (2008)
  • 著者名/発表者名: Toshihisa Mizuno, Toshiki Tanaka
  • 学会等名: IUMRS-ICA2008
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2008-12-09
• [学会発表] 5本鎖コイルドコイル蛋白質のデザインとリガンド結合評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 水野稔久
  • 学会等名: 第11回生命化学研究会-生命化学をシステムで捉えたら
  • 発表場所: 水上館
  • 年月日: 2008-11-28
• [学会発表] FRETによる設計タンパク質への有機小分子結合の評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 武藤隆史、水野稔久、田中俊樹
  • 学会等名: 第3回バイオ関連化学合同シンポジウム
  • 発表場所: 東工大すずかけ台キャンパス
  • 年月日: 2008-09-19
• [学会発表] 3本鎖ヘテロコイルドコイルを用いたT7リゾチームの活性制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 鈴木久美子、水野稔久、工藤基徳、津本浩平、織田昌幸、田中俊樹
  • 学会等名: 第3回バイオ関連化学合同シンポジウム
  • 発表場所: 東工大すずかけ台キャンパス
  • 年月日: 2008-09-19
• [学会発表] 金属イオン応答コイルドコイル変異体の機能評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大草宏一、水野稔久、田邊陽一、織田昌幸、田中俊樹
  • 学会等名: 第3回バイオ関連化学合同シンポジウム
  • 発表場所: 東工大すずかけ台キャンパス
  • 年月日: 2008-09-19
• [学会発表] リガンド結合能を持つ5本鎖コイルドコイル蛋白質の設計 (2008)
  • 著者名/発表者名: 萩原宏貴、水野稔久、田中俊樹
  • 学会等名: 第3回バイオ関連化学合同シンポジウム
  • 発表場所: 東工大すずかけ台キャンパス
  • 年月日: 2008-09-19
• [学会発表] de novo設計ポリペプチドを用いたpH応答型ベシクル融合系の構築 (2008)
  • 著者名/発表者名: 柏田歩、坪井茉奈、松田清美、水野稔久、田中俊樹
  • 学会等名: 第3回バイオ関連化学合同シンポジウム
  • 発表場所: 東工大すずかけ台キャンパス
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] 3本鎖ヘテロコイルドコイルを利用したT7rnapの活性制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 鈴木久美子、水野稔久、田中俊樹
  • 学会等名: 第23回生体機能関連化学シンポジウム若手フォーラム
  • 発表場所: 東工大すずかけ台キャンパス
  • 年月日: 2008-09-17
• [学会発表] FRETによる設計タンパク質への有機小分子結合の評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 武藤隆史、水野稔久、田中俊樹
  • 学会等名: 第23回生体機能関連化学シンポジウム若手フォーラム
  • 発表場所: 東工大すずかけ台キャンパス
  • 年月日: 2008-09-17
• [学会発表] Regulation of Protein-protein Interaction via Assembly of Coiled-coil domain (2008)
  • 著者名/発表者名: Kumiko Suzuki, Toshihisa Mizuno, Toshiki Tanaka
  • 学会等名: Joint symposium of 18th International Roundtable on Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids and 35th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 発表場所: 京都大学百周年時計台記念館
  • 年月日: 2008-09-11
• [学会発表] The novel methodology to tune the protein-protein interaction by ligand (2008)
  • 著者名/発表者名: Kumiko Suzuki, Toshihisa Mizuno, Toshiki Tanaka
  • 学会等名: The 17th Meeting of Methods in Protein Structure Analysis (MPSA2008)
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会会館
  • 年月日: 2008-08-27
• [学会発表] 会合機能ペプチドデザインによるビルドアップ抗体アセンブリ (2008)
  • 著者名/発表者名: 梅津光央、中西猛、田中圭介、小池博之、水野稔久、田中俊樹、熊谷泉
  • 学会等名: 第20回生体機能関連化学若手の会サマースクール
  • 発表場所: 小原温泉かつらや
  • 年月日: 2008-08-07
• [学会発表] 5本鎖コイルドコイル蛋白質の設計 (2008)
  • 著者名/発表者名: 水野稔久、田中俊樹
  • 学会等名: 第8回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2008-06-12