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2016 年度 実績報告書

超好熱菌の低温適応機構に関する包括的理解

研究課題

研究課題/領域番号 26292045
研究機関関西学院大学

研究代表者

藤原 伸介  関西学院大学, 理工学部, 教授 (90263219)

研究分担者 跡見 晴幸  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90243047)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードアーキア / 分子シャペロニン / ヘリカーゼ / 低温適応
研究実績の概要

複数のヘリカーゼを取得し、温度誘導性、基質特異性を調べた。機能未知であるThermococcus kodakarensis のSF2 ヘリカーゼTK0306、TK0460及びSF1ヘリカーゼTK0178に着目し、これら酵素の性質を調べた。TK0306、TK0460、TK0178のATPase活性の至適温度はそれぞれ 50℃、60℃、100℃であった。アンワインド活性測定において、TK0460はTk-EshA 同様に3’突出型二本鎖DNAにアンワインド活性を示し、TK0306、TK0178は 5’突出型二本鎖DNAにアンワインド活性を示した。温度特性からも低温環境の適応にはTK0306が重要であることが推察された。
超好熱菌の温度適応を左右する因子として、分岐鎖ポリアミンの細胞内含量があげられる。超好熱菌では分岐鎖ポリアミンのアセチル体は報告されていない。そこでアセチル化ポリアミンの探索を行ったところ、分岐鎖ポリアミンのアセチル体(N4-bis(aminopropyl)-N1-acetylspermidine)が存在することが明らかになった。培養温度を問わず定常期でアセチル体の割合は増加する傾向がみられた。
低温誘導型分子シャペロニンCpkAは低温適応の鍵因子と考えられている。トリプトファン合成酵素遺伝子のひとつTrpC はCpkAに捕捉再生される。CpkAの530番目のGluをGlyに置換した変異CpkA-E530Gは50℃においてシャペロニン活性を有する。この遺伝子を導入したT. kodakarensisDA4株は50℃でも最小培地に生育するようになった。また、本株を野生株と混合し、最小培地にて50℃での選抜を行ったところ、DA4株が優位に選抜された。この結果はわずかひとつの点変異がシャペロニン分子に入ることで、より低い温度で生育できる性質を獲得したことを示している。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 10件) 図書 (2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Enhanced detection of RNA by MMLV reverse transcriptase coupled with thermostable DNA polymerase and DNA/RNA helicase.2017

    • 著者名/発表者名
      Okano,H., Katano,Y., Baba,M., Fujiwara,A., Hidese,R., Fujiwara,S., Yanagihara,I., Hayashi,T., Kojima,K., Yasukawa,K.
    • 雑誌名

      Enzyme Microb.Technol.

      巻: 96 ページ: 111-120

    • DOI

      10.1016/j.enzmictec.2016.10.003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High sensitive one-step RT-PCR using MMLV reverse transcriptase, DNA polymerase with reverse transcriptase activity,and DNA/RNA helicase.2017

    • 著者名/発表者名
      Okano,H., Baba,M., Yamasaki,T., Hidese,R., Fujiwara,S., Yanagihara,I., Ujiiye,T., Hayashi,T., Kojima,K., Takita,T., Yasukawa,K.
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2017.04.030

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Function of a thermophilic archaeal chaperonin is enhanced by electrostatic interactions with its targets.2017

    • 著者名/発表者名
      Gao,L., Hidese,R., Fujiwara,S.
    • 雑誌名

      J. Biosci. Bioeng.

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2017.04.008

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Naturally occurring branched-chain polyamines induce a crosslinked meshwork structure in a giant DNA.2016

    • 著者名/発表者名
      Muramatsu,A., Shimizu,Y., Yoshikawa, Y., Fukuda,W., Umezawa,N., Horai,Y., Higuchi,T., Fujiwara,S., Imanaka,T.,Yoshikawa,K.
    • 雑誌名

      J.Chem. Phys. J. Chem. Phys.

      巻: 145 ページ: 235103

    • DOI

      10.1063/1.4972066

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Polyamines in brown rice vinegar function as potent attractants for the spotted wing Drosophila.2016

    • 著者名/発表者名
      Akasaka,N., Higashikubo,H., Ishii,Y., Sakoda,H., Fujiwara,S.
    • 雑誌名

      J. Biosci. Bioeng.

      巻: 123 ページ: 78-83

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2016.06.014.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 超好熱性アーキアThermococcus kodakarensis由来分岐鎖ポリアミン合成酵素の構造と機能2016

    • 著者名/発表者名
      秀瀬涼太、藤原伸介
    • 雑誌名

      酵素工学ニュース

      巻: 75 ページ: 31-36

  • [学会発表] 超好熱性アーキアThermococcus kodakarensis由来ヘリカーゼのPCR反応への影響2017

    • 著者名/発表者名
      川戸克展, 秀瀬涼太, 藤原綾子, 保川清, 藤原伸介
    • 学会等名
      日本農芸化学会2017年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2017-03-20
  • [学会発表] Thermus thermophilus HB27株由来分岐鎖ポリアミン合成酵素の構造と機能2017

    • 著者名/発表者名
      秀瀬涼太, ウィハルドジャギタ, 豊田真孝, 溝端栄一, 井上豪, 藤原伸介
    • 学会等名
      日本農芸化学会2017年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2017-03-20
  • [学会発表] 超好熱菌からの新規アセチルポリアミンの同定2017

    • 著者名/発表者名
      林基煥, 秀瀬涼太, 小林正樹, 新津勝, 藤原伸介
    • 学会等名
      日本農芸化学会2017年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2017-03-18
  • [学会発表] 新規アセチル化ポリアミンN4-ビス(アミノプロピル)-N1-アセチルスペルミジンの同定2017

    • 著者名/発表者名
      林基煥, 秀瀬涼太, 小林正樹, 新津勝, 藤原伸介
    • 学会等名
      日本ポリアミン学会第8回年会
    • 発表場所
      千葉工業大学(千葉県・習志野市)
    • 年月日
      2017-01-20
  • [学会発表] 超好熱性アーキア由来ヘリカーゼのPCR反応への影響2016

    • 著者名/発表者名
      川戸克展, 秀瀬涼太, 保川清, 藤原伸介
    • 学会等名
      第68回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県・富山市)
    • 年月日
      2016-09-30
  • [学会発表] Leucine-responsive regulator in an Acetic acid bacterium regulates primary pathways for cell growth2016

    • 著者名/発表者名
      Yuri Ishii, Naoki Akasaka, Hisao Sakota, Ryota Hidese, Tatsuaki Abe, Yu Kanesaki, Morio Ishikawa,Akiko Okamoto-Kainuma, Shinsuke Fujiwara.
    • 学会等名
      Extremophiles 2016
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-09-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Noise reduction in PCR by Eurichaeota specific helicase from Thermococcus kodakaraensis2016

    • 著者名/発表者名
      Ayako Fujiwara, Katsuhiro Kawato, Ryota Hidese,Shinsuke Fujiwara.
    • 学会等名
      Extremophiles 2016
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-09-15
    • 国際学会
  • [学会発表] A novel aminopropyltransferase responsible for the production of branched-chain polyamine: catalytic mechanism and distribution2016

    • 著者名/発表者名
      Ryota Hidese, Ka Man Tse, Seigo Kimura, Eiichi Mizohata, Tadayuki Imanaka, Tsuyoshi Inoue, Shinsuke Fujiwara.
    • 学会等名
      Extremophiles 2016
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-09-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Hyperthermophile-derived brancher-chain polyamine causes specific change on the higher-order structure of DNA2016

    • 著者名/発表者名
      Yuta Shimizu, Akira Muramatsu, Yuko Yoshikawa, Wakao Fukuda, Naoki Umezawa, Yuhei Horai, Tsunehiko Higuchi, Shinsuke Fujiwara, Tadayuki Imanaka, Kenichi Yoshikawa.
    • 学会等名
      Extremophiles 2016
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Mutant frequency in DNA polymerase B disruptant of Thermococcus kodakaraensis2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kushida, Issay Narumi, Sonoko Ishino, Yoshizumi Ishino, Shinsuke Fujiwara, Tadayuki Imanaka, Hiroki Higashibata.
    • 学会等名
      Extremophiles 2016
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanistic and kinetic differences between branched-chain polyamine synthases of Thermus thrmophilus and Thermococcus kodakaraensis2016

    • 著者名/発表者名
      Gita A. Wihardja, Ryota Hidese, Shinsuke Fujiwara.
    • 学会等名
      Extremophiles 2016
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Identification of proteins under branched-chain polyamine control in a Hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakraensis2016

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Hamakawa, Ryota Hidese, Shinsuke Fujiwara.
    • 学会等名
      Extremophiles 2016
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Development novel apparatus for protein trapping using thermostable chaperonin2016

    • 著者名/発表者名
      Le Gao, Ryota Hidese, Shinsuke Fujiwara.
    • 学会等名
      Extremophiles 2016
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhanced detection of RNA by MMLV reversetranscriptase coupled with thermostable DNA polymerase and DNA/RNA helicase.2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Okano, Yuta Katano, Misato Baba, Ayako Fujiwara, Ryota Hidese, Shinsuke Fujiwara, Itaru Yanagihara, Takeshi Ujiiye, Tsukasa Hayashi, Kenji Kojima, Teisuke Takita, and Kiyoshi Yasukawa.
    • 学会等名
      RNase H 2016
    • 発表場所
      京都大学楽友会館(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-09-06 – 2016-09-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Properties of branched-chain polyamines (BCPA) in thermophiles and enzyme characteristics of BCPA synthase2016

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara,S.
    • 学会等名
      4th Intenational Conference on Polyamines: Biochemical, Physiological and Clinical Perspectives
    • 発表場所
      Roma, Italy
    • 年月日
      2016-09-06
    • 国際学会
  • [学会発表] 分岐鎖ポリアミン合成に関与するアミノプロピル基転移酵素の反応機構2016

    • 著者名/発表者名
      木村成吾,秀瀬涼太,Gita Adhirani Wiharudja,Ka Man Tse,溝端栄一,井上豪,藤原伸介
    • 学会等名
      日本Archaea研究会第29回講演会
    • 発表場所
      東洋大学(東京都・文京区)
    • 年月日
      2016-07-08
  • [図書] Identification of branched-chain polyamines in hyperthermophiles. In Ruben Alcazar and Antonio Tiburcio (ed.) Springer Protocols Book on Polyamines2017

    • 著者名/発表者名
      Ryota Hidese, Wakao Fukuda, Masaru Niitsu, Shinsuke Fujiwara
    • 総ページ数
      印刷中
    • 出版者
      Springer
  • [図書] Functional distribution of archaeal chaperonins. In Santosh Kumar, Shekhar Mande (ed), Prokaryotic Chaperonins2017

    • 著者名/発表者名
      Le Gao and Shinsuke Fujiwara
    • 総ページ数
      印刷中
    • 出版者
      Springer Nature
  • [備考] 超好熱菌の生産する耐熱性酵素

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=3Vr1_Cg8h8o

  • [産業財産権] 活性型タンパク質の製造方法若しくはタンパク質の安定化方法、並びにそれらの方法のために用いられるポリペプチド2016

    • 発明者名
      藤原伸介、高楽
    • 権利者名
      学校法人 関西学院
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2016-171308
    • 出願年月日
      2016-09-01

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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