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2012 Fiscal Year Final Research Report

Clarification of hemoglobin evolution process by reverse molecular evolution

Research Project

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Project/Area Number 22570217
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Evolutionary biology
Research InstitutionHosei University

Principal Investigator

IMAI Kiyohiro  法政大学, 生命機能学部, 教授 (50028528)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) MATSUO Takatoshi  法政大学, マイクロ・ナノテクノロジー, 研究員 (00500737)
NAKAGAWA Taro  長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 助手 (30401889)
Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) NAGAI Masako   (60019578)
Project Period (FY) 2010 – 2012
Keywordsヘモグロビン / 分子進化 / 祖先型蛋白質 / 硬骨魚類 / 円口類
Research Abstract

This study intends to learn the principle of protein molecule design which was adopted by nature to acquire high-order functions for ancestral hemoglobins of vertebrates in the course of molecular evolution. We designed and synthesized the hemoglobin genes for ancestors of teleost and cyclostomata and expressed them in E. coli, obtaining the ancestral hemoglobins. The teleost ancestral hemoglobins showed a strong Bohr effect which assumes a Root effect and week cooperativity, indicating that they have characteristics of teleost. The cyclostomata ancestral hemoglobins showed a small Bohr effect and week cooperativity in contrast with natural lamprey hemoglobin without those effects.

  • Research Products

    (17 results)

All 2012 2011 2010

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] Near-UVcircular dichroism and UV resonance Ramanspectra of individual tryptophan residues inhuman hemoglobin and their changes uponthe quaternary st2012

    • Author(s)
      Nagai, M, Nagatomo, S, Nagai, Y, Ohkubo,K, Imai, K, and Kitagawa, T.
    • Journal Title

      Biochemistry

      Volume: 51 Pages: 5932-5941

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Relationship between oxygen affinity and autoxodation of myoglobin.2012

    • Author(s)
      Shibata, T, Matsumoto, D;, Nishimura, R, Tai, H, Matsuoka, A, Nagao, S, Matsuo, T, Hirata, S, Imai, K, Neya, S, Suzuki, A. and Yamamoto, T.
    • Journal Title

      Inorg. Chem

      Volume: 51 Pages: 11955-11960

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Allosteric models of hemoglobin, still evolving, In Hemoglobin: Recent Developments and Topics2011

    • Author(s)
      H. Fujimoto and K. Imai
    • Journal Title

      Research Signpost, Kerala, India (M. Nagai, ed.)

      Pages: 161-177

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Determination of oxygen binding properties of the individual subunits of intact human adult hemoglobin2011

    • Author(s)
      A. Sato, H. Tai, S. Nagatomo, K. Imai and Y.Yamamoto
    • Journal Title

      Bull. Chem. Soc. Jpn

      Volume: 84 Pages: 1107-1111

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular insight into intrinsic heme distortion in ligand binding in hemoprotein2010

    • Author(s)
      S. Neya, M. Suzuki, T. Hoshino, H. Ode, K. Imai, T. Komatsu, A. Ikezaki, M. Nakamura,Y. Furutani and H. Kandon
    • Journal Title

      Biochemistry.

      Volume: Vol. 49 Pages: 5642-5650

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of heme modification on oxygen affinity of myoglobin and equilibrium of the acid-alkaline transition in metmyoglobin2010

    • Author(s)
      T. Shibata, S. Nagao, M. Fukaya, H. Tai, S.Nagatomo, K. Morihashi, T. Matsuo, S. Hirota, A. Suzuki, K. Imai and Y. Yamamoto
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: Vol. 132 Pages: 6091-6098

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Differences in coordination states of substituted tyrosine residues and quaternary structures among hemoglobin M probed by resonance Raman spectroscopy2010

    • Author(s)
      Y. Aki, M. Nagai, Y. Nagai, K. Imai, M. Aki, A. Sato, M. Kubo, S. Nagatomo and T. Kitagawa
    • Journal Title

      J. Biol. Inorg. Chem.

      Volume: Vol. 15 Pages: 147-158

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ヒトヘモグロビンの酸素結合機能にお ける近位ヒスチジンの役割2012

    • Author(s)
      丸山夏未,安芸弥生,長井幸史,今井清博,長友重紀,小倉尚志,北川禎三,長井雅子
    • Organizer
      第85回日本生化学会大会(2P-357
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場,マリンメッセ 福岡,福岡県
    • Year and Date
      20121214-1216
  • [Presentation] ヒトヘモグロビンのβ145Tyr の Thr または Leu への置換が機能と構造に与える影響2012

    • Author(s)
      一居桃子,長井幸史,今井清博,長井雅子
    • Organizer
      第50回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学,愛知県
    • Year and Date
      20120922-24
  • [Presentation] ヒトヘモグロビンのα鎖の近位ヒスチジンのグリシンへの置換が構造と酸素結合機能に与える影響2012

    • Author(s)
      安芸弥生,長井幸史,今井清博,長友重紀,小倉尚志,北川禎三,長井雅子
    • Organizer
      第50回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学,愛知県
    • Year and Date
      20120922-0924
  • [Presentation] ヘモグロビンの自動酸化速度に対する糖類の効果2012

    • Author(s)
      上原 航,今井清博
    • Organizer
      第50回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学,愛知県
    • Year and Date
      20120922-0924
  • [Presentation] 硬骨魚類の祖先型 ヘモグロビン遺伝子の設計・合成および その大腸菌内発現2012

    • Author(s)
      杉山 将, 松尾高稔, 関 一葉, 長井幸史, 中川太郎,今井清博
    • Organizer
      第50回日本生物物 理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学愛知県
    • Year and Date
      20120922-0924
  • [Presentation] トリプトファンの 近紫外円二色性及び紫外共鳴ラマンに基 づ くヘモ グロビ ンの 四次構 造変化 の解 明2012

    • Author(s)
      長井雅子,長友重紀,長井幸史,大久保賢一, 今井清博,北川禎三
    • Organizer
      第39回生体分子科学討論会要旨集
    • Place of Presentation
      東北大学,宮城県
    • Year and Date
      20120608-0609
  • [Presentation] 硬骨魚類の祖先型ヘモグロビン Node296α・Node203β 遺伝子設計・合成お よび大腸菌内発現2012

    • Author(s)
      杉山 将,松尾高稔,関 一葉,中川太郎,今井 清博
    • Organizer
      マイクロ・ナノテクノロジー研究センター開設 10 周年記 念シンポジウム
    • Place of Presentation
      法政大学,東京都
    • Year and Date
      2012-10-13
  • [Presentation] ヤツメウナギ由来の祖先型ヘモグロビン遺伝子(node25)の発現系構築2012

    • Author(s)
      幕晋一,松尾高稔,中川太郎,今井清博
    • Organizer
      マイクロ・ナノテクノロジー研究センター開設10周年記念シンポジウム
    • Place of Presentation
      法政大学,東京都
    • Year and Date
      2012-10-13
  • [Presentation] Expression of ancestral Cyclstomes hemoglobin Node23 gene in Escherichia coli2012

    • Author(s)
      松尾高稔,喜多かつら,尾澤雄太,中川太郎,今井清博
    • Organizer
      マイクロ・ナノテクノ ロジー研究センター開設10周年記念シンポジウム
    • Place of Presentation
      法政大学東京都
    • Year and Date
      2012-10-13
  • [Presentation] ミオグロビンの機能調節機構の解明2011

    • Author(s)
      西村龍、松本大地、西山康太郎、柴田友和、深谷昌史、太虎林、長尾聡、松尾貴史、廣田俊、鈴木秋弘、今井清博、石上泉、小倉尚志、根矢三郎、庄司長三、渡辺芳人、山本泰彦
    • Organizer
      第38回生体分子科学討論会
    • Place of Presentation
      筑波大学,茨城県
    • Year and Date
      2011-06-23

URL: 

Published: 2014-08-29  

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