【研究領域課題番号】21K19065 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

テルペン / 生合成 / 遺伝子 / 酵素 / 環化 / 反応機構

【研究成果の概要】

当該代表者は、既知のテルペン合成酵素とはアミノ酸配列相同性を示さず、また既知の金属結合モチーフをもたない、生物活性物質Xの生産に関与する新しいテルペン合成酵素Yを発見した。そこで、本研究では、新たに発掘する酵素の機能解析を行うことで、これまで誰も入手し得なかったテルペン化合物の発見を目的とした。
初年度は、テルペン合成酵素Y（TC2）をコードする遺伝子を大腸菌で発現させて組換えタンパク質を得て、機能解析を行うことを目的とした。TC2遺伝子をクローニングしたプラスミドpET-28a(+)-TC2で大腸菌BL21(DE3)を形質転換して、TC2が可溶性画分として得られる培養条件を検討した。その結果、TB培地を用いた際、誘導剤であるIPTGが10 microMでわずかに発現、100 microMではTC2は大量に発現したが、ほとんど可溶画分には検出されなかった。さらに、Hisタグを用いて組換えTC2を精製するため、Ni-NTAレジンカラムで精製を試みたところ、可溶性酵素として0.3 mg程度得られた。次に、この精製した酵素に基質と考えられたGGDPとMg2+を加えてインキュベートし、反応産物を酢酸エチルで抽出、濃縮後、GC-MSで分析したところ、TC2を発現させた組換え麹菌で生産された生物活性物質Xと同一物質であることが判明した。以上の結果より、TC2が生物活性物質Xを生合成する酵素遺伝子であることを明らかにすることができた。これは、生物活性物質Xの生合成遺伝子を同定した初めての例として重要な知見である。
加えて、酵母であるPichia pastorisを用いたTC2の組換え酵素の取得も検討した。しかしながら、市販のPichia Expression Systemを購入してTC2の発現を試みたが、この系ではTC2の発現はまったく検出されなかった。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2021-07-09 - 2023-03-31

【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)

【研究領域課題番号】21H02127 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

核酸 / 生合成 / 放線菌 / ヌクレオチド / 遺伝子 / 酵素 / 核酸系化合物 / 反応機構

【研究成果の概要】

本研究課題では、核酸系天然化合物の生合成酵素の精密機能解析を行い、得られた機能情報をもとに各種生合成酵素の理論的機能改変を行うことで新規な核酸系化合物を創出することを目的としている。2021年度ではまず、放線菌Streptomyces angustmyceticus NBRC 3934株の生産するangustmycin類の生合成機構の詳細を明らかにし、次いでこの生合成機構を改変することで、angustmycin誘導体の生産系の構築を行うことを目指した。それまでに、新規脱水酵素Agm6がangutmycin Cからangustmycin Aへの鍵変換反応を担い、特異な構造であるexo-glycalを形成することを見出した。そこで、Agm6をコードする遺伝子の周辺を探索することにより、angutmycin Cの生合成に関与する遺伝子の機能解析を行った。その結果、agm1からagm6の6個の遺伝子によって生合成されることを、これら6個の遺伝子を異種放線菌であるStreptomyces albusに導入したところangutmycin Cとangustmycin Aの生産が確認されたことから結論づけることができた。また、Streptomyces decoyicusのゲノム配列にも、agm1からagm6の相同遺伝子が存在することも明らかにした。さらには、脱水酵素Agm6がangutmycin Cからangustmycin Aへの変換反応を触媒する際に必要な補酵素はNAD+であり、NADP+は機能しないことも明らかにした。
本研究成果は、核酸系抗生物質angustmycinの生合成遺伝子を初めて同定し、その生合成経路を推定したものである。また、天然化合物としては稀なexo-glycal構造の形成機構を明らかにしたものとして重要である。これらの成果をまとめて、The Journal of Antibiotics誌で発表した。別の核酸系天然化合物であるA-94964の立体化学については、国際共著として発表することができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31

【配分額】17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)

【研究分野】生物機能・バイオプロセス

【研究領域課題番号】16K14495 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アミド化合物 / アミド結合形成反応 / ペプチド / アデニル化酵素 / 求核置換反応 / ポリリン酸キナーゼ / D-アミノ酸 / バイオプロセス / 芳香族カルボン酸アミド / 酵素 / バイオテクノロジー / 遺伝子 / 生体分子 / 脂肪酸アミド / 生理活性

【研究成果の概要】

アミド化合物には生体分子や化成品など有用物質が多く、バイオプロセスによる効率的な合成法の開発が望まれている。研究代表者はカルボキシ基の酵素的アデニル化とアミンの求核置換反応によるアミド化合物合成法を開発している。本研究では本手法を拡張して合成可能なアミド化合物の多様化を検討した。Fatty acyl-AMP ligaseによる脂肪酸アミド合成法、非リボソーム型ペプチド合成酵素のアデニル化ドメインによる芳香族カルボン酸アミド及びD-アミノ酸含有ジペプチドの合成法を開発した。また、ポリリン酸キナーゼを利用した単一酵素によるAMPからのATP再生系を構築し、アミド合成プロセスの低コスト化を達成した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】天然資源系薬学

【研究領域課題番号】16F16410 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生合成 / 酵素 / 遺伝子 / 反応機構 / 物質生産

【研究成果の概要】

本研究では、メロテルペノイドの生合成マシナリーの精密機能解析と物質生産を主たる目的とした。漢方薬霊芝として利用される、担子菌Ganodermaに特徴的な、極めて新奇で複雑な骨格を有する生理活性メロテルペノイドの生合成研究に着手した。まず、生産菌のドラフトゲノム配列の解読により、候補となる生合成遺伝子クラスターを探索し、数種のP450酵素を含む生合成経路を確立と物質生産系の構築をめざした。現在継続進行中。
同時に、各種重要な生物活性を示す一連のインドールアルカロイドの生合成研究にも着手し、ハパインドール骨格構築の鍵となるプレニル転移酵素AmbP1, AmbP3のＸ線結晶構造解析にも取り組んだ。大腸菌に発現、精製した組み換え酵素の結晶構造解析により、２オングストロームの分解能で酵素立体構造の取得に成功した。関連酵素との構造の比較、立体構造に基づく部位特異的変異の導入などにより、活性部位を構成するアミノ酸残基を同定し、酵素反応機構、および、構造機能相関の解明に成功した。研究成果を印刷公表した。

【研究種目】特別研究員奨励費

【研究期間】2016-10-07 - 2019-03-31

【配分額】2,400千円 (直接経費: 2,400千円)

【研究分野】環境・衛生系薬学

【研究領域課題番号】16H02613 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

酵素 / 脂質 / 生体分子 / 細胞・組織 / 遺伝子 / リピドミクス / 遺伝子改変マウス / 疾患

【研究成果の概要】

本研究では、脂質代謝のボトルネック酵素の一つであるホスホリパーゼA2 (PLA2)ファミリーに注目し、各種PLA2サブタイプの網羅的欠損マウスの表現型解析を推進するとともに、リピドミクス解析を展開することで、脂質による健康環境調節とその破綻に基づく病態発症機序の解明を目指した。特に、外部環境との接触の場としての皮膚及び消化管の恒常性と疾患に関わる脂質経路の同定、その影響を受ける代謝・免疫等の遠隔組織の変容、更に外因性・内因性脂質の集積の場である生体膜リン脂質環境の新規調節機構を中心課題として解析を展開し、健康環境整備における脂質の新機能を明らかにした。

【研究の社会的意義】

本研究の最大の特色は、解析手段としてPLA2関連リパーゼ分子群の欠損マウスのラインナップを揃えている点にあり、これを駆使することで、各種疾患における多様なPLA2脂質経路の機能を明らかにしてきた。多系統のPLA2欠損マウスを総合的に比較するアプローチは世界に例を見ず、その学術的独創性、新規性、優位性は明らかである。本研究は、様々な疾患に関して脂質の視点から新たな学術的理解を与えるとともに、新しい知的財産の取得や疾患の治療予防法の開発に資するものである。更に、安全な食及び健康長寿社会の実現への貢献、広範な生命科学研究への波及効果が期待される。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2021-03-31

【配分額】43,160千円 (直接経費: 33,200千円、間接経費: 9,960千円)

【研究分野】森林科学

【研究領域課題番号】15H04509 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

植物 / ストレス / 林学 / 酵素 / 遺伝子 / 根圏低酸素 / 熱帯樹木 / 芳香族代謝 / 環境造林

【研究成果の概要】

根圏低酸素ストレス耐性種のMelaleuca cajuputiの低酸素環境下の根での炭素の利用状況を調べるため、リグニン合成などの芳香族化合物合成経路の酵素活性と代謝物質量測定およびトランスクリプトーム解析を行った。フェニルアラニンアンモニアリアーゼ（PAL）活性およびPAL遺伝子の発現量が低酸素処理初期に低下したが、低酸素処理後14日目にはPAL活性が回復した。M. cajuputiの根圏低酸素耐性にPAL活性の一時的な低下とその後の回復が関連している可能性がある。8種の熱帯樹木の根圏低酸素ストレスへの通気組織形成等の形態的な応答には種間差があり、耐性との関連は明瞭でなかった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)

【研究分野】生物分子化学

【研究領域課題番号】15H01836 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

合成生物学 / 生合成 / 酵素 / 遺伝子 / 物質生産 / 構造生物学 / 反応機構

【研究成果の概要】

複雑骨格天然有機化合物の生合成反応機構の解明と物質生産を目的とした。テレオシジンB、カリクリンＡ、アンチマイシン、メロテルペノイド、テルペノイド、インドールアルカロイド、ポリケタイドなど、各種複雑骨格天然物の生合成マシナリーの詳細や酵素反応機構の立体構造基盤の解明に成功し、一連の研究成果を印刷公表した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】40,300千円 (直接経費: 31,000千円、間接経費: 9,300千円)

【研究分野】生物機能・バイオプロセス

【研究領域課題番号】26289318 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バイオテクノロジー / 遺伝子 / 酵素 / 生体分子 / 生物・生体工学 / ペプチド / アミド化合物 / 酵素工学

【研究成果の概要】

多様な機能を有するアミド化合物の中でも、抗体に代わる中分子医薬品として注目されているペプチドには、血圧降下作用をはじめ抗酸化や抗疲労さらには呈味性を有するものなど多く、効率的なペプチド合成法の開発が望まれている。研究代表者は、無保護のアミノ酸から任意のジペプチドを合成可能な新規酵素を多数取得しており、それらを利用して塩味増強効果を有するジペプチドの探索や酵素の機能改変による効率的な合成プロセスを開発した。一方、汎用性のあるアミド化合物の新規合成法も開発しており、合成可能なアミド化合物の多様性を拡張した。併せてAMPやADPからのATPの再生系を構築し、プロセスの低コスト化を達成した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)

【研究分野】生物系薬学

【研究領域課題番号】25670032 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

酵素 / 脂質 / 生体分子 / 遺伝子 / 組織・細胞 / 遺伝子改変マウス / メタボローム / 病態 / 細胞・組織

【研究成果の概要】

本研究では、機能未知のPLA2サブタイプであるPNPLA7がリゾホスファチジルコリン (LPC)→グリセロホスホコリン（GPC）の代謝を担うリゾホスホリパーゼとして働くことを見出した。リゾホスホリパーゼは従来、細胞膜溶解性のLPCを消去する解毒酵素として認識されており、その実体やGPC産生酵素としての意義は着目されていなかった。本研究は、申請者が独自に樹立したPNPLA7欠損マウスを解析した。その結果、PNPLA7は膜リン脂質からのGPCの産生を通じて肝臓のコリン・メチオニン代謝を制御する重要な分子であることを明らかにした。本研究は，リゾホスホリパーゼの生理的意義を解明した初めてのものである。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2013-04-01 - 2015-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】医化学一般

【研究領域課題番号】25293073 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

酵素 / 遺伝子 / 核酸 / 生体分子 / 発現制御 / メチル化 / 長鎖非コードRNA

【研究成果の概要】

我々はcyclin D1遺伝子プロモーターから転写される非コードRNA(プロモーター由来ncRNA-D)が、RNA結合タンパク質TLSとの結合を介してその遺伝子発現を抑制することを示した(Nature 454:126-30,2008)。TLSはpncRNA-Dの5末端側32-62を標的としていた。この領域は3末端側でステム-ループ構造をとるが、TLSは5末端32-44の直鎖状部分に強く結合していた。さらに、HeLa細胞の高浸透圧処理により、pncRNA-Dのアデノシン特異的メチル化が低下すると、逆にTLS結合が上昇した。現在、TLSのメチル化とRNA結合についても鋭意解析を進めている。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】応用微生物学

【研究領域課題番号】24248017 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バイオテクノロジー / 応用微生物 / 酵素 / 発現制御 / 遺伝子

【研究成果の概要】

本研究は、AAAを経由するリジン生合成酵素群、およびそれらと進化的起源を共有するアルギニンやロイシン生合成、TCA回路を構成する各酵素群の基質特異性の違いに焦点を当て、構造生物学、タンパク質工学、分子進化工学などを通じて、酵素の基質特異性創出原理を分子レベル・原子レベルで明らかにするとともに、好熱菌でのアミノ酸生産系の確立といった研究の応用還元も視野に入れて研究を行うものである。その目的のために、若干の消耗品の購入、および我々の研究成果を発表すると共に酵素の応用に関する最先端の情報を得るための国際シンポジウムへの派遣を行ったが、基盤研究(S)が採択されたため、本研究を廃止することとなった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2012

【配分額】23,010千円 (直接経費: 17,700千円、間接経費: 5,310千円)

【研究分野】生物系薬学

【研究領域課題番号】24390021 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

酵素 / 脂質 / 生体分子 / 遺伝子 / 組織・細胞 / 遺伝子改変マウス / リピドミクス / 病態 / 細胞・組織 / 分子生物学 / ホスホリパーゼ / ノックアウトマウス / リン脂質 / 脂肪酸

【研究成果の概要】

本研究では、機能未知のホスホリパーゼA2（PLA2）分子種の欠損マウスを作出導入し、各PLA2が関わる生命応答を明らかにすること（機能的脱オーファン化）を目指した。その結果、 (1)sPLA2-IIEはリポタンパク質代謝を介して肥満の調節に関わること、(2)sPLA2-XIIAは組織マスト細胞の活性化と獲得免疫応答に関わること、(3)PNPLA7/iPLA2θは肝臓のコリン代謝の制御を介して全身の代謝調節に関わること、(4)PNPLA1/ iPLA2κはセラミド代謝を介して皮膚バリア機能に関わることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)

【研究分野】神経内科学

【研究領域課題番号】23659461 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

酵素 / 遺伝子 / 核酸 / 生体分子 / 発現制御

【研究成果の概要】

RNA 結合タンパク質 TLS は筋萎縮性側索硬化症(ALS)の原因遺伝子として報告された。 この ALS 変異型 TLS には、アルギニン特異的(ARG)メチル化酵素 PRMT5 の結合が消失していた。そこで、変異型 TLS は ARG メチル化消失とそれに伴うタンパク質結合の異常から、不溶性凝集体を形成して ALS を発症する仮説を立てた。本研究の目的は、この仮説の検証と変異型 TLS の PRMT5 結合を回復させる RNA リガンド作成である。今回、TLS の ARG メチル化機構の詳細を明らかにし、RNA リガンド候補を得ることに成功した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】医化学一般

【研究領域課題番号】22390057 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

酵素 / 遺伝子 / 核酸 / 生体分子 / 発現制御

【研究成果の概要】

我々は、 cyclin D1 遺伝子プロモーターから転写される(promoter-derived noncoding: pnc)RNA が、その発現を抑制することを発見した(Nature 454: 126-30, 2008)。この pncRNA の転写開始点を決定し、pncRNA の転写を誘導するタンパク質の精製を試みた。その結果 DNA 修復系タンパク質 5 種類と核構造体 paraspeckle 構成タンパク質 2種類の合計 7 種類のタンパク質が同定された。この成果は、 pncRNA 転写には DNA 修復系が関与し、転写の場は paraspeckle であることを示唆している。この成果は、ncRNA 転写に新境地を開拓することになる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)

【研究分野】進化生物学

【研究領域課題番号】21570240 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

機能進化 / 共進化 / 孵化酵素 / 遺伝子重複 / 卵膜 / 硬骨魚類 / 卵膜タンパク質 / 卵膜分解機構 / 新規機能遺伝子 / 遺伝子 / 進化 / 酵素

【研究成果の概要】

真骨魚類の孵化は、単一酵素系から、効率の良い2種(cladeIとII酵素)の分解系に進化したことがわかる。卵膜分解機構を調べるとcladeI酵素が祖先型活性を維持し、cladeII酵素は、2つの新たな卵膜切断点を獲得することで新規機能酵素へと進化したことが考えられる。新規切断点の獲得は、卵膜の配列変化が強く関与していることが示唆される。本研究は、基質と酵素の分子共進化をタンパク質機能のレベルで示した一例となる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)

【研究分野】生物分子科学

【研究領域課題番号】20310136 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生合成 / 二次代謝酵素 / 結晶構造解析 / 酵素工学 / 物質生産 / 生合成工学 / ポリケタイド / 酵素 / 遺伝子

【研究成果の概要】

多様な構造と生物活性を有する一連の植物ポリフェノールの基本骨格を生合成するIII型ポリケタイド合成酵素について、X線結晶構造解析により得られた立体構造情報に基づき、部位特異的変異を導入することにより、これまで困難とされてきた合理的な酵素触媒機能の改変に成功した。また、これら酵素が示す寛容な基質特異性を利用して、人工基質を作用させることにより、在来見られない骨格を有する非天然型新規化合物の生産に成功した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)

【研究分野】林産科学・木質工学

【研究領域課題番号】17380102 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝子 / 糖質加水分解酵素 / バイオマス / プロテオーム / セルロース / 担子菌 / Phanerochaete chrysosporium / 木材腐朽菌 / Phanerochaete chtysospor / 酵素

【研究成果の概要】

本研究の成果により、担子菌Phanerochaete chrysosporiumがセルロース分解培養系において分泌する菌体外酵素について、二次元電気泳動法による分離、さらに分離されたそれぞれの酵素についてのLS-MS/MS解析、また、これらより得られたアミノ酸配列情報について同菌のゲノム塩基配列データベースへの検索により、網羅的に同定することが可能であることが示された。また、それぞれの研究目的に応じて必要な酵素について対応する遺伝子をcDNAとして取得し、さらにそれを発現ベクターに挿入して酵母菌Pichia pastorisに形質転換することにより、組換え酵素として生産することが可能であることも示された。これらの成果に基づき、本研究では種々のセルラーゼおよび関連酵素を組換え酵素として生産することに成功した。また、その中で、新規な酵素としてGHファミリー45ならびに74に属するエンドグルカナーゼならびにキシログルカナーゼについて、それぞれの酵素機能を詳細に解析した。さらに、セルロース分解培養系の中で生産されている菌体細胞壁β-1,3/1,6-グルカン分解に関与すると考えられるGHファミリー16に属する酵素Lam16Aについても、その機能を明らかにするとともにスウェーデン農科大学との共同研究とてその三次元構造を明らかにした。さらに、同酵素の部位特異的変異により作成した変異酵素を用いて新規シクログルカンの合成にも成功した。以上、本研究の成果により、担子菌P.chrysosporiumから種々の酵素を組換え酵素として生産して、バイオマス変換利用に資する一連の技術を確立した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】15,840千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 540千円)

【研究分野】神経化学・神経薬理学

【研究領域課題番号】17300116 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳・神経 / 酵素 / 遺伝子 / シグナル伝達 / 生体分子 / カルシウム / キナーゼ / 低分子量GTP結合蛋白質 / アクチン

【研究成果の概要】

本研究では、Rho活性やカルシウム流入のより生じる神経アクチン細胞骨格などの再編成機構と、その下流の生理作用などについて探索した。
まず樹状突起形成・伸展を制御するCaMK分子種を調べた。大脳皮質培養細胞の樹状突起形成は、CaMKIα、CaMKIIやCaMKIVのRNAiでは全く阻害されず、CLICK-III/CaMKIγのRNAiのみ顕著な短縮とRac活性の低下が明らかとなった。さらなる実験から、CLICK-III/CaMKIγ一STEF-Rac経路の重要性が示された(Takemoto-Kimura et al.改訂中)。
続いて、CaMK類似キナーゼであるCLICK-I/DCAMKL1およびCLICK-II/DCaMKL2の樹状突起形態に対する影響を調べたところ、doublecortin領域を有するアイソフォームでは、過剰発現により微小管bundlingを起こすが、アクチン骨格への大きな影響は見られなかった(Ohmae et al. J. Biol. Chem. 2006)。
上記の過程で、lipofection、adenovirus、遺伝子銃による遺伝子導入法の最適化を行い、スパインにおけるPSD-95変異体の機能異常(Nonaka et al.,J. Neurosci.,2006)や、アクチン線維・カルシウム流入による海馬・Purkinje細胞樹状突起における、cortactinやShankの局在変化を明らかにした(Iki et al.,Eur. J. Neurosci. 2005; Fuse et al.準備中)。
さらに、幼弱細胞の移動時にはRho-mDial依存的アクチン骨格再編成により、ApcやSrcの複合体の位置が制御されていることを解明した(Yamana et al. Mol. Cell Biol. 2006)。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】15,100千円 (直接経費: 15,100千円)

【研究分野】高分子物性・高分子材料

【研究領域課題番号】62430019 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

高分解能NMR / 高分子の高次構造 / 蛋白質 / ポリペプチド / 酵素 / シクロデキストリン / 糖蛋白質 / 人工酵素 / ^1HーNMR / ^<13>CーNMR / ^2HーNMR / イオノホア / コンホメーション / 水素結合 / 高次構造 / 高分子 / ^1HーNMMR / ペプチド / 遺伝子

【研究成果の概要】

この研究は、高分解能NMR法を主手段として生物活性を持つ高分子の種々の環境のもとでの高次構造を決定し、機能との関係を明らかにすることを目的として昭和62年度から平成元年度までの3年間にわたり実施した。主たる研究対象として(1)糖蛋白質、(2)酵素と人工酵素、(3)蛋白質モデル化合物を選び、初年度には溶液用の、2年目には固体用の高分解能NMR装置を導入し、溶液状態および固体状態でのそれぞれの高次構造を解析し、機能を解明した。研究成果の概要は以下の通り(カッコ内は分担研究者名)。課題(1)では極地の海に住む魚の血液凍結を防止する活性を持つ糖蛋白質のモデルとして、ガラクトサミン基結合スレオニン残基を含む数種のオリゴ糖ペプチドを合成し、高次構造、糖-ペプチド間相互作用などを調べ、不凍化活性発現の機構を推定した(中條,井上)。課題(2)では化学修飾基としてヒスタミン基を持つシクロデキストリン(CD)がキモトリプシン類似の触媒活性を持つことを明らかにし(戸田)、また単糖または二糖を枝として持つ分岐CDの基質認識機能における枝の役割を明らかにした(山本)。さらに結合蛋白質プロテインAとメタピロカテ-ゼを融合した蛋白質を遺伝子工学的に合成し、発現蛋白質が両蛋白質の機能を併せ持つことを認めた(相沢)。課題(3)ではポリ-γ-ベンジル-L-グルタメ-トについて高次構造の安定化に対する側鎖間相互作用の役割を明らかにし(安部)、ポリ-L-グルタミン酸塩の溶液中の構造に対する対イオンの効果を検討した(小見山)。また天然イオノホアのモデルとしてのカルボン酸型ポリエ-テルのアルカリ金属錯体の溶液中の構造をH-NMR化学シフトから検討した(中浜)。さらに固体状態の種々のペプチドおよび蛋白質トロポミオシンの高次構造を固体高分解能NMRから得られる化学シフトに基づいて検討した(安藤)。

【研究種目】一般研究(A)

【研究期間】1987 - 1989

【配分額】38,200千円 (直接経費: 38,200千円)