合成生物学的手法による超分子複合体形成の研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23247013
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 上田 卓也 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (80184927)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: リボソーム / 無細胞蛋白質合成系 / リポソーム / シャペロン / ＡＴＰ合成酵素 / トランスロコン

研究概要

多くの蛋白質は複合体を形成することで制御された機能発現が可能となるが、細胞内の複合体の形成プロセスはほとんど未解明である。本プロジェクトでは、再構築型無細胞蛋白質合成系PURE systemを用いて、ポリペプチドの合成反応と複合体形成を試験管内で再構築を行った。その結果、細胞膜上の２２のポリペプチドから形成されるATP合成酵素、および３つのポリペプチドからなるトランスロコンの合成に成功した。また16SrRNAと20種類の蛋白質からなる超分子複合体であるリボソームの小サブユニット（３０Ｓ）の効率の高い再構築を、さまざまな生合成因子の共存により成功した。

研究成果

• [雑誌論文] PURE ribosome display and its application in antibody technology (2014)
  • 著者名/発表者名: Kanamori T, Fujino Y, Ueda T
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta. Pii 巻: S1570-9639(14) ページ: 00093-4
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2014.04.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Signal Recognition Particle and SecA Cooperate during Export of Secretory Proteins with Highly Hydrophobic Signal Sequences (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhou Y, UedaT, MullerM
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9(4) ページ: e92994
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0092994
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unbiased Tracking of the Progression of mRNA and Protein Synthesis in Bulk and in Liposome-Confined Reactions (2013)
  • 著者名/発表者名: van Nies P, Nourian Z, Kok M, van Wijk R, Moeskops J, Westerlaken I, Poolman JM, Eelkema R, van Esch JH, Kuruma Y, Ueda T, Danelon C
  • 雑誌名: Chembiochem 巻: 14(15) ページ: 1963-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct monitoring of initiation factor dynamics through formation of 30S and 70S translation-initiation complexes on a quartz crystal microbalance (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahashi S, Isobe H, Ueda T, Okahata Y
  • 雑誌名: Chemistry 巻: 19(21) ページ: 6807-16
  • 査読あり
• [雑誌論文] Translation Enhancer Improves the Ribosome Liberation from Translation Initiation (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahashi S, Furusawa H, Ueda T, Okahata Y
  • 雑誌名: J Am Chem Soc. 巻: 135(35) ページ: 13096-106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nuclear Respiratory Factor 2β (NRF-2β) Recruits NRF-2α to the Nucleus by Binding to Importin-α : β via an Unusual Monopartite-Type Nuclear Localization Signal (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi R, Takeuchi N, Ueda T
  • 雑誌名: J Mol Biol 巻: 425(18) ページ: 3536-48
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of peptidyl-tRNA hydrolase from Thermus thermophilus HB8 (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto A, Shimizu Y, Takemoto C, Ueda T,UchiumiT, Ito K
  • 雑誌名: Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun 巻: 69(Pt 3) ページ: 332-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human G-proteins, ObgH1 and Mtg1, associate with the large mitochondrial ribosome subunit and are involved in translation and assembly of respiratory complexes (2013)
  • 著者名/発表者名: Kotani T, Akabane S, Takeyasu K, Ueda T and Takeuchi N
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 41(6) ページ: 3713-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for the substrate recognition and catalysis of peptidyl-tRNA hydrolase (2012)
  • 著者名/発表者名: Ito K, Murakami R, Mochizuki M, Qi H, Shimizu, Y, Miura K, Ueda T, Uchiumi T
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 40(20) ページ: 10521-10531
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure analysis of the translation factor RF3 (release factor 3) (2012)
  • 著者名/発表者名: Kihira K, Shimizu Y, Shomura Y, Shibata N, Kitamura A, Ueda T, Ochi K, Higuchi Y
  • 雑誌名: Febs Letters 巻: 586(20) ページ: 3705-3709
  • 査読あり
• [雑誌論文] Robust in vitro affinity maturation strategy based on interface-focused high-throughput mutational scanning (2012)
  • 著者名/発表者名: Fujino Y, Fujita R, Wada K, Fujishige K, Kanamori T, Hunt L, Shimizu Y, Ueda T
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 428(3) ページ: 395-400
  • 査読あり
• [雑誌論文] Target Specificity of an Autoreactive Pathogenic Human gamma delta-T Cell Receptor in Myositis (2012)
  • 著者名/発表者名: Bruder J, Siewert K, Obermeier B, Malotka J, Scheinert P, Kellermann J, Ueda T, Hohlfeld R
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 287(25) ページ: 20986-20995
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional analysis of membranous F-0-a subunit of F1F0-ATP synthase by in vitro protein synthesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuruma Y, Suzuki T, Ono S, Yoshida M, Ueda T
  • 雑誌名: Biochemical Journal 巻: 442: ページ: 631-638
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elongation Factor G Is a Critical Target during Oxidative Damage to the Translation System of Escherichia coli (2012)
  • 著者名/発表者名: Nagano T, Kojima K, Hisabori T, Hayashi H, Morita E. H, Kanamori T,Miyagi T, Ueda T, Nishiyama Y
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 287 ページ: 28697-28704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Global analysis of chaperone effects using a reconstituted cell-free translation system (2012)
  • 著者名/発表者名: Niwa T, Kanamori T, Ueda T, Taguchi H
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 109(23) ページ: 8937-8942
  • 査読あり
• [雑誌論文] Traveling Time of a Translating Ribosome along Messenger RNA Monitored Directly on a Quartz Crystal Microbalance (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi S, Tsuji K, Ueda T, Okahata Y
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 134(15) ページ: 6793-6800
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peptide screening using PURE ribosome display (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohashi H, Kanamori T, Osada E, Akbar BK, Ueda T
  • 雑誌名: Methods inmolecular biology 巻: 805 ページ: 251-259
  • 査読あり
• [雑誌論文] Creation of biosystems in a testtube (2011)
  • 著者名/発表者名: Ueda T
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 86(6) ページ: 395-395
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recruitment of a species-specific translational arrest module to monitor different cellular processes (2011)
  • 著者名/発表者名: Chiba S, Kanamori T, Ueda T, Akiyama Y, Pogliano K, Ito K
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 108(15) ページ: 6073-6078
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of peptidyl-tRNA hydrolase from Escherichia coli in complex with the acceptor-TPsiC domain of tRNA (2011)
  • 著者名/発表者名: Ito K, Qi H, Shimizu Y, Murakami R, Miura KI, Ueda T, Uchiumi T
  • 雑誌名: Acta crystallographica Section F, Structural biology and crystallization communications 巻: 67 (Pt 12) ページ: 1566-1569
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single molecule imaging of the trans-translation entry process via anchoring of the tagged ribosome (2011)
  • 著者名/発表者名: Zhou ZP, Shimizu Y, Tadakuma H, Taguchi H, Ito K, Ueda T
  • 雑誌名: Journal of biochemistry 巻: 149(5) ページ: 609-618
  • 査読あり
• [学会発表] High-Resolution Thermodynamic Analysis of ABC-Transportation MSBA Reconstituted in Nanodiscs (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeaki Kawai, Jose Mannuel Martinez Caaveiro, Hisashi Tadakuma, Kouhei Tsumoto, Takuya Ueda
  • 学会等名: Biophysical Society 58th annual meeting Moscone Center
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-03-15
• [学会発表] PURE systemの過去・現在・未来 (2013)
  • 著者名/発表者名: 上田卓也
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートピアホテル
  • 年月日: 2013-12-04
• [学会発表] The Pure System for Artificial Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuya Ueda
  • 学会等名: International Astrobiology Workshop 2013
  • 発表場所: ISAS Main Building 2F Conference Room, Sagamihara
  • 年月日: 2013-11-28
• [学会発表] 膜タンパク質合成システム‐Secトランスコロン‐を創る (2013)
  • 著者名/発表者名: 松林英明、車兪澈、上田卓也
  • 学会等名: 細胞を創る研究会6.0
  • 発表場所: 山形大学鶴岡タウンキャンパス
  • 年月日: 2013-11-14
• [学会発表] Rational design of orthogonal gene neno-device on DNAorigami (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeya Masubuchi, Hisashi Tadakuma, Masayuki Endo, Yoshie Harada, Hiroshi Sugiyama, Takuya Ueda
  • 学会等名: 第51回生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2013-10-28
• [学会発表] 無細胞タンパク質合成系を用いたSecトランスコロンの構築 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松林英明、車兪澈、上田卓也
  • 学会等名: 第8回無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: 新潟大学中央図書館
  • 年月日: 2013-10-21
• [学会発表] 再構成型無細胞蛋白質合成系における30Sリボゾームサブユニットの再構成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田丸大知、清水義宏、上田卓也
  • 学会等名: 第8回無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: 新潟大学中央図書館
  • 年月日: 2013-10-21
• [学会発表] in vitro Synthesis of Membrane Protein Machinery toward the Construction of Artificial Cell (2013)
  • 著者名/発表者名: 松林英明、車兪澈、上田卓也
  • 学会等名: 12th European Conference on Artificial Life Taormina
  • 発表場所: Italy
  • 年月日: 2013-09-02
• [学会発表] Autonomous Construction of Synthetic Cell Membrane (2013)
  • 著者名/発表者名: 車兪澈、上田卓也
  • 学会等名: 12th European Conference on Artificial Life Taormina
  • 発表場所: Italy
  • 年月日: 2013-09-02
• [学会発表] 無細胞翻訳系における30Sリボゾームサブユニットの再構成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田丸大知、清水義宏、上田卓也
  • 学会等名: 第15回日本 RNA学会年会
  • 発表場所: 愛媛県県民文化会館ひめぎんホール
  • 年月日: 2013-07-24
• [学会発表] Single moleculeimaging of the trans-translation entry process viaanchoring of the tagged ribosome (2012)
  • 著者名/発表者名: Zhan-Ping Zhou, Yoshiiro shimizu, Hisashi Tadakuma, Hideki Taguchi, Koichi Ito, Takuya Ueda
  • 学会等名: 日本生化学会第85回大会
  • 発表場所: マリンメッセ福岡
  • 年月日: 2012-12-15
• [学会発表] Construction of Membren Protein Complexes by Cell-free System (2012)
  • 著者名/発表者名: 車兪澈、松林英明、鈴木俊治、吉田賢右、上田卓也
  • 学会等名: 日本分子生物学会第35回年会
  • 年月日: 2012-12-13
• [学会発表] Construction of Membrane Protein Complexes by Cell-free System (2012)
  • 著者名/発表者名: 車兪澈、松林英明、鈴木俊治、吉田賢右、上田卓也
  • 学会等名: 日本分子生物学会第35回年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2012-12-13
• [学会発表] DNAナノ構造体を用いたDNA-RNAポリメラーゼナノ複合体の構築と活性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 増渕岳也、多田隈尚史、遠藤政幸、杉山弘、原田慶恵、上田卓也
  • 学会等名: 「細胞を作る」研究会5.0
  • 発表場所: 東京工業大学すずかけ台キャンパス
  • 年月日: 2012-11-21
• [学会発表] 無細胞系で創る膜タンパク室複合体 (2012)
  • 著者名/発表者名: 車兪澈、松林英明、鈴木俊治、上田卓也
  • 学会等名: 「細胞を作る」研究会5.0
  • 発表場所: 東京工業大学すずかけ台キャンパス
  • 年月日: 2012-11-21
• [学会発表] 無細胞タンパク質合成系による膜タンパク質複合体の構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 車兪澈、松林英明、鈴木俊治、吉田賢右、上田卓也
  • 学会等名: 第7回無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: 愛媛大学南加記念ホール
  • 年月日: 2012-11-18
• [学会発表] The PURE system (2012)
  • 著者名/発表者名: 上田卓也
  • 学会等名: 第10回無細胞科学松山国際シンポジウム
  • 発表場所: 松山全日空ホテル
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] Catalytic activity of MsbA reconstituted in nanodisc panodisc particles is modulated by remoteinteractions with the bilayer (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeaki Kawai, Jose Caaveiro, Toyomasa Katagiri, Hisashi Tadakuma, Takuya Ueda, Kouhei Tsumoto
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] DNAナノ構造体を用いたDNA-RNAポリメラーゼナノ複合体の構築と活性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 増渕岳也、多田隈尚史、遠藤政幸、杉山弘、原田慶恵、上田卓也
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] PURE systemでバイオシステムを作る (2012)
  • 著者名/発表者名: 上田卓也
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 無細胞翻訳系を用いた機能性生体膜の構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 車兪澈,松林英明,鈴木俊治,吉田賢右,上田卓也
  • 学会等名: 第6回無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] Construction of Synthetic BiomembranebyCell-Free Translation (2011)
  • 著者名/発表者名: Yutetsu Kuruma, Hideaki Matsubayashi, Takuya Ueda
  • 学会等名: 「細胞を創る」研究会4.0
  • 発表場所: 大阪千里ライフサイエンスセンター
  • 年月日: 2011-10-28
• [学会発表] The PURE system for Synthetic Biology (2011)
  • 著者名/発表者名: Takuya Ueda
  • 学会等名: Synthesizing, Lifeand Biological Systems
  • 発表場所: 大阪千里ライフサイエンスセンター
  • 年月日: 2011-10-26
• [学会発表] Construction of SecYEG translocon by cell-free protein synthesis system (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Matsubayashi, Yutetsu Kuruma, Shin-ichiro M.Nomura, Ken-ichi Nishiyama, Takuya Ueda
  • 学会等名: Synthesizing Life and BiologicalSystems「細胞を創る」研究会4.0
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] Construction of SecYEG translocon by cell-free protein synthesissystem (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Matsubayashi, Yutetsu Kuruma, Shin-ichiro M. Nomura, Ken-ichi Nishiyama, Takuya Ueda
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] 試験管内でバイオシステムを作る (2011)
  • 著者名/発表者名: 上田卓也
  • 学会等名: 日本遺伝学会第83回大会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] Constructing DNA-kinesin hybrid-nanomachine using theDNA-tile scaffold DNA-kinesin (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuya Miyazono, HisashiTadakuma, Takuya Ueda, Yoshie Harada
  • 学会等名: ハイブリッド・ナノマシンの構築日本生物物理学会
  • 発表場所: 兵庫県立大学
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Artificial Kuruma, TosYoshida, Organelle hiharu Takuya for Suzuki, Ueda, Energy Production in Artificial Cell (2011)
  • 著者名/発表者名: Yutetsu Masasuke
  • 学会等名: European Conference on Artificial Life 2011 Internationale Universitaire de Paris
  • 発表場所: Paris France
  • 年月日: 2011-08-08
• [学会発表] Construction of SecYEG translocon by cell-free protein synthesis system (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Matsubayashi, Yutetsu Kuruma, Shin-ichiro M. Nomura, Ken-ichi Nishiyama, Takuya Ueda
  • 学会等名: the Fifth International Meeting on Synthetic Biology Stanford University
  • 発表場所: Stanford, California, USA
  • 年月日: 2011-06-15
• [図書] 翻訳伸長制御のメカニズムとその意義, 実験医学 31(7) (2013)
  • 著者名/発表者名: 富田野乃、上田卓也
  • 総ページ数: 144-152
• [図書] 合成生物学による翻訳系の新展開‐リボゾームや遺伝コードの改変を通して, 化学 68(6) (2013)
  • 著者名/発表者名: 多田隈尚史、上田卓也
  • 総ページ数: 70-71
• [図書] Construction of the Synthetic Cell Based on the Reconstructed Cell-Free Translation System, PURE system, 化学とマイクロ・ナノシステム 10(2) (2011)
  • 著者名/発表者名: 車兪澈,上田卓也
  • 総ページ数: 5-11