東邦大学 教育・研究業績データベース   
   TOPページ   


<<< 前 2009年度 | 2010年度 | 2011年度
 理学部 生物分子科学科 分子科学部門
 Division of Molecular Science

教授:
  内田 朗
  古田 寿昭
准教授:
  渡邊 総一郎
講師:
  後藤 勝
  細井 晴子
■ 概要
クロロフィル結合タンパク質の構造化学的研究(内田 朗)
生命現象において重要な役割を演じているタンパク質の機能は多岐にわたっており、構造も非常に複雑である。タンパク質の作用機序解明には、そのタンパク質の三次元構造が不可欠であり、その構造決定のためにX線結晶構造解析を行っている。現在、クロロフィル結合タンパク質の構造解析を中心に行っている。一部の植物には水溶性クロロフィルタンパク質(WSCP)と呼ばれる、光合成には関与していないクロロフィル結合タンパク質が存在している。生理的な機能は未知である。WSCP は可視光照射による光変化性の有無で二つに分けられる。光変換性のないWSCP はいずれも約20kDa のサブユニットがホモ4 量体を形成している。各サブユニットの表面に1 つのChl が結合しており,Chl は4 量体の分子内部でクラスターを形成している。一方、光変換性をもつシロザ由来のWSCP の構造もホモ4 量体であり,各サブユニットが1 つのChl を結合している。光変化性のないWSCPとは異なり、Chl はサブユニット中に存在しており,Chl 同士の相互作用は小さい。また、植物や藻類が光合成を行う際に光を集めるアンテナの役割をするLHC IIの構造解析にも取り組んでいる。
高解像度1分子観察を可能にするケミカルプローブの開発(古田 寿昭)
1.ケージドプライマーの開発
(1) 光分解性保護基で修飾したホスホロアミダイトモノマーを開発することが出来れば,PCRによりケージドプラスミドDNAを容易に合成することが可能となる。そこでまず,核酸塩基への光分解性保護基の導入法を最適化した。その結果,デオキシグアノシン(dG)の環外のアミノ基にNVOC基を導入できること,高い光反応性を持つと考えられるBmcmoc基をdCの環外のアミノ基に導入できることを明らかにした。(2) 合成したケージドヌクレオシドは,350 nmの紫外光照射によって,元のデオキシヌクレオシドを生成することを確認した。(3) 光分解性保護基で修飾したプライマーを用いて,ケージドプラスミドDNAを調製する実験系を構築した。
2.塩基配列選択的ケージング試剤の開発
DNAやRNAのケージド化合物を合成するために,塩基配列を認識して狙った位置を修飾できるケージング試剤の開発を目指した。(1) DNAの塩基配列を認識するための6-mer PNA,および,DNAのリン酸結合と共有結合を作るためのジアゾメチル基を持つ新しいケージング試薬,PNA-Bhc-diazoの合成に成功した。(2) 合成したPNA-Bhc-diazoを用いて,PNA結合配列を含む80-merのssDNA をケージングできること,PNA-Bhc基がPNA結合配列近傍に結合すること,さらに350 nm光照射でアンケージングされることを,機器分析と酵素反応を利用して確認した。(3) PNA結合配列を挿入したプラスミドDNAを用いて,哺乳動物細胞内で発現するルシフェラーゼの定量でケージング反応の有無を確認する実験系を構築した。
生体機能を調べる/理解するための有機化学的研究(渡邊 総一郎)
生命現象を有機化学の立場から理解するための検討を、生命科学の研究者との共同研究を中心に進めている。
生細胞内で転写因子とDNAの結合部位を特定する有力な方法であるクロマチン免疫沈降法(ChIP法)の精度を格段に向上させることを目的として、特定の転写因子と、この転写因子が標的とするDNA配列を特異的に架橋する、新しいクロスリンカーの設計と合成をおこなった。合成経路の確立したクロスリンカーを用いて、in vitroでの性能評価をおこなった。
大腸菌の機能を制御する、クオラムセンシング機構に関わる有機化合物の単離と構造決定に関する研究では、推定した活性化合物の効果に関する検証をおこなった。
ペプチドのトポロジーを調べるための新しい色素分子の開発では、第一世代のモデル色素を用いた評価をおこなうとともに、第二世代の色素の開発にも着手した。
この他、タンパク質を高純度で単離精製するシステムの開発や、縮合多環芳香族化合物の新しい合成法の検討なども検討中である。
ビタミンを補酵素とする酵素タンパク質の構造と機能の相関の解明(後藤 勝)
X 線結晶解析の手法を用いてタンパク質の構造を決定し,得られた立体構造から,タンパク質の持つ機能との相関を明らかにする研究をしています。最近のテーマ の一つは,細菌のペリプラズムで行われている酸化発酵に関わる膜タンパク質の構造解析を行うことです。酸化発酵は,炭素源やエネルギー源を,好気的な TCA サイクルが二酸化炭素まで完全に酸化するのとは異なり,中間体である有機酸までしか酸化しない経路です。この酸化発酵は,得られるエネルギーは少ないので すが,他の生物が利用しにくい有機酸を合成することで,自身の生育に有利に働くという面があります。この酸化発酵という電子伝達系を担う膜タンパク質のな かに,いまだ議論は決着していませんが,新規のビタミンかといわれているピロロキノリンキノン(PQQ)を補酵素とする酵素(キノプロテイン)が幾つかあ り,それぞれの触媒機能と電子伝達機構の解明のために,立体構造の決定が待ち望まれています。そこで,それら膜タンパク質であるキノプロテインの構造解析 を目指して研究しています。最近,その中の一つである酢酸菌の表在性膜タンパク質であるアルコール脱水素酵素の構造を決定することができました。
レーザー分光法を用いたタンパク質の機能解析(細井 晴子)
蛍光タンパク質による細胞のイメージングは21世紀の生命科学分野における最先端技術の一つである。蛍光タンパク質によるイメージング技術は非常に発展しているが、その基礎となる蛍光タンパク質の分子論的理解は充分に進んでいるとはいえない。そこで、超短パルスを用いたさまざまな新しい分光手法を用いて。蛍光タンパク質の発光メカニズムや電子状態の研究を行っている。今年度は、イシサンゴ由来の緑色蛍光タンパク質であるAzami-Green (AG)の発光メカニズムを、ピコ秒時間分解蛍光測定により明らかにした。その結果、同じタンパク質の発光メカニズムが、その高次構造の違いだけで変化することが明らかになった。本研究から、蛍光タンパク質の発光メカニズムにはさまざまなバリエーションがある可能性が示唆された。
■ Keywords
タンパク質構造解析, 水溶性クロロフィルタンパク質, ケージド化合物, ケミカルバイオロジー, 細胞内シグナル伝達, 有機化学, 生体機能関連化学, DNA-タンパク相互作用, タンパク質, ビタミン, 蛍光タンパク質, レーザー分光
■ 当該年度の研究費受入状況
1.  文部科学省科学研究費補助金 基盤研究(B)  (研究課題番号:22310141)
 研究課題:動物個体内で遺伝子の機能を光制御する新手法の開発  (研究代表者:古田 寿昭)
 研究補助金:4900000円  (代表)
2.  文部科学省科学研究費補助金 新学術領域研究  (研究課題番号:22121520)
 研究課題:高解像度1分子観察を可能にするケミカルプローブの開発  (研究代表者:古田 寿昭)
 研究補助金:4100000円  (代表)
3.  文部科学省科学研究費補助金 新学術領域研究  (研究課題番号:221S0003)
 研究課題:包括型脳科学研究推進支援ネットワーク  (研究分担者:古田 寿昭)
 研究補助金:4000000円  (分担)
4.  平成23年度科学研究費補助金 基盤研究(C)  (研究課題番号:23570277)
 研究課題:大腸菌耐熱進化を促進する相互作用の解析  (研究分担者:渡邊 総一郎)
 研究補助金:200000円  (分担)
5.  平成23年度科学研究費補助金 基盤研究(C)  (研究課題番号:215501645)
 研究課題:DNA−タンパク質相互作用検出のための新規なクロスリンカーの開発  (研究代表者:渡邊 総一郎)
 研究補助金:1200000円  (代表)
6.  平成23年度文部科学省科学研究費 若手研究(B)  (研究課題番号:22770113)
 研究課題:D-アスパラギン酸の合成と分解に関わる酵素の構造と機能  (研究代表者:後藤 勝)
 研究補助金:2080000円  (代表)
7.  平成23年度文部科学省科学研究費補助金 基盤研究(B)  (研究課題番号:22350014)
 研究課題:二次非線形分光によるタンパク質の高次構造解析  (研究分担者:細井 晴子)
 研究補助金:1000000円  (分担)
8.  平成23年度文部科学省科学研究費補助金 特定領域研究  (研究課題番号:19056009)
 研究課題:極限的分光計測による複雑系高次分子機能の研究  (研究分担者:細井 晴子)
 研究補助金:600000円  (分担)
■ 教授・准教授・講師の学会・研究会の役員
1.  古田 寿昭 :全国高校化学グランプリ2011一次選考千葉会場責任者
2.  渡邊 総一郎 :日本化学会関東支部幹事・日本化学会代議員・日本化学会代表正会員
■ 当該年度研究業績数一覧表
研究者名 刊行論文 著書 その他 学会発表 その他
発表
和文英文 和文英文 国内国際
















内田 朗   教授
理学博士
   1 1          
 2
(1)
 1
 
 
 
古田 寿昭   教授
博士(理学)
 2     2        2
(2)
 15
 2
 2
 
 
渡邊 総一郎   准教授
博士(理学)
              
 6
 1
 
 
 4
後藤 勝   講師
博士(理学)
    1          1
 2
 
 
 
 
細井 晴子   講師
博士(理学)
       1       1
(1)
 
 1
(1)
 
 
 
 2 1  2 0  0  4
(3)
 5
(1)
 0
(0)
(  ):発表数中の特別講演、招請講演、宿題報告、会長講演、基調講演、受賞講演、教育講演(セミナー、レクチャーを含む)、シンポジウム、パネル(ラウンドテーブル)ディスカッション、ワークショップ、公開講座、講習会
■ 刊行論文
原著
1. Uchida A, Hasegawa M, Takezawa E, Yamaguchi S, Ishikawa A, Kagayama T:  1R*,2S*,4S*,5R*-Cyclohexanetetracarboxylic dianhydride.  Acta Crystallographica Section E  68 :o579 , 2012
2. Yoshikazu Nishiguchi, Akira Uchida, Noriko Oshima. and Mitsumasa Okada:  Expression of the lactate dehydrogenase gene from Eptatretus okinoseanus in Escherichia coli.  ISRN Zoology  2011 :1-5 , 2011
3. Iino H, Shimizu N, Goto M, Ebihara A, Fukui K, Hirotsu K, Kuramitsu S.:  Crystal structure of the tandem-type universal stress protein TTHA0350 from Thermus thermophilus HB8.  The Journal of Biochemistry  150 (3) :295-302 , 2011
総説及び解説
1. 古田寿昭:  遺伝子の機能発現を光制御するケージド化合物.  光化学  42 :2-8 , 2011
2. 古田寿昭,鈴木商信:  過渡的複合体の解析を可能にするケージド化合物.  生化学  83 (10) :966-974 , 2011
■ 著書
1. 古田寿昭:  二光子励起で活性化可能なケージド化合物.  高効率二光子吸収材料の開発と応用  167-177.  シーエムシー出版,  東京,日本, 2011
2. 山口祥一, 細井晴子, 田原太平:  二光子吸収材料の非線形光学スペクトル測定.  高効率二光子吸収材料の開発と応用  61-73.  シーエムシー出版,  東京、日本, 2011
3. 古田寿昭:  遺伝子の機能発現を光制御するケージド核酸誘導体.  CSJ Current Review 06「核酸化学のニュートレンド」  138-143.  化学同人,  京都,日本, 2011
■ 学会発表
国内学会
1. ◎山内翔偉, 渡邊総一郎: 二環系シクロブタノン誘導体のフッ素化反応.  日本化学会第92春季年会,  横浜,  2012/03
2. ◎高橋俊樹、岸本利彦、渡邊総一郎: 光分解基を介した末端アルキンで表面を修飾した機能性ビーズの合成.  日本化学会 第92春季年会,  横浜,  2012/03
3. ◎関根綾太 ,鈴木商信 ,玉村啓和,古田寿昭: 新規ケージドパクリタキセルの設計と合成.  日本化学会第92春季年会,  横浜,日本,  2012/03
4. ◎寺岡 葵,石橋 彩,古田寿昭: ビオチンタグを持つケージドヌクレオチドを用いた遺伝子発現の光制御.  日本化学会第92春季年会,  横浜,日本,  2012/03
5. ◎上村康裕, 渡邊総一郎: クロスカップリング反応により吸収極大が超波長シフトするクマリン誘導体の合成.  日本化学会第92春季年会,  横浜,  2012/03
6. ◎星田智子 ,古田寿昭: 塩基配列選択的ケージング試薬の設計と合成.  日本化学会第92春季年会,  横浜,日本,  2012/03
7. ◎浅場貴一 ,竹内太郎 ,鈴木商信 ,古田寿昭: 細胞内遊離カルシウムイオン濃度を調節するケージド化合物の設計と合成.  日本化学会第92春季年会,  横浜,日本,  2012/03
8. ◎白石有紀子,鈴木商信,古田寿昭: DGK 活性を光制御するケージドアラキドン酸の合成.  日本化学会第92春季年会,  横浜,日本,  2012/03
9. ◎豊島拓也, 吉田諭史, 渡邊総一郎: 1, 3-ジスチリルベンゼンの酸化的光環化反応における置換基のブロッキング効果.  日本化学会第92春季年会,  横浜,  2012/03
10. ◎鈴木商信,浜口知美,古田寿昭: 機能性分子で容易に修飾可能な新規光分解性保護基の合成と光化学特性.  日本化学会第92春季年会,  横浜,日本,  2012/03
11. ◎成毛香澄, 西口慶一, 清水康平, 内田 朗, 伊藤展枝, 大島範子, 久保田宗一郎, 五郎丸美智子, 岡田光正: ヌタウナギ乳酸脱水素酵素 A4 の大腸菌を用いた多量発現系の検討.  日本動物学会関東支部第64回大会,  船橋,  2012/03
12. ◎西口慶一, 成毛香澄, 清水康平, 内田 朗, 伊藤展枝, 大島範子, 久保田宗一郎, 五郎丸美智子, 岡田光正: ヌタウナギLDH-A の耐熱性.  日本動物学会関東支部第64回大会,  船橋,  2012/03
13. ◎佐藤容行, 日下部太一, 内田朗 ,加藤恵介: Box-Pd(II) 触媒による1,5-ジイン類のPKR反応.  日本薬学会第132年会,  北海道,  2012/03
14. ◎鈴木文仁、渡邊総一郎、岸本利彦: Ratグリシン抱合酵素ファミリー遺伝子GATF-Cは細胞の毒物耐性に関与する.  第34回日本分子生物学会年会,  横浜,  2011/12
15. ◎佐藤容行, 寺口流平, 内田朗, 加藤恵介: Box-Pd(II) 触媒によるフェニル基を有する1,5-ジイン誘導体のPKR反応.  第55回日本薬学会関東支部大会,  千葉,  2011/10
16. 後藤 勝、笠原由理枝、大河内里美、阿部勝正、高橋祥司、山田良平、解良芳夫、広津 建: D‐アスパラギン酸オキシダーゼの立体構造.  第84回日本生化学会大会,  京都,  2011/09
17. ◎細井晴子・田山亮・竹内佐年・水野秀昭・宮脇敦史・田原太平: GFP発色団モデル化合物における二光子吸収スペクトルの溶媒依存性.  分子科学討論会,  札幌、日本,  2011/09
18. ◎岡 映里, 浅場貴一, 鈴木商信, 古田寿昭: リボースを保護したケージドヌクレオシドの合成と光反応性.  第5回バイオ関連化学シンポジウム,  つくば,日本,  2011/09
19. ◎斉藤貴譜, 鈴木商信, 古田寿昭: 核酸塩基を保護したケージドヌクレオシドの合成と光反応性.  第5回バイオ関連化学シンポジウム,  つくば,日本,  2011/09
20. ◎奥泉篤, 鈴木商信, 古田寿昭: 新規ケージドルシフェリンの開発.  第5回バイオ関連化学シンポジウム,  つくば,日本,  2011/09
21. ◎利根川千尋 , 中山智裕 , 鈴木商信 , 古田寿昭: 新規ケージドフルオロフォアの合成と光反応性.  第5回バイオ関連化学シンポジウム,  つくば,日本,  2011/09
22. ◎古田寿昭: 遺伝子の機能発現を光制御するケージド化合物の設計と合成.  第26回生体機能関連化学部会若手フォーラム,  つくば,日本,  2011/09
23. ◎関根綾太 , 鈴木商信 , 玉村啓和, 古田寿昭: 新規ケージドパクリタキセルの設計・合成と細胞骨格の光制御への応用.  2011年光化学討論会,  宮崎,日本,  2011/09
24. ◎寺岡 葵,古田寿昭: ビオチンタグを持ったケージドヌクレオチドを用いた遺伝子の光発現制御.  2011年光化学討論会,  宮崎,日本,  2011/09
25. ◎星田智子, 高田 梓, 実光真理, 古田寿昭: PNAを導入したケージドヌクレオチドを用いた遺伝子の光発現制御.  2011年光化学討論会,  宮崎,日本,  2011/09
26. ◎真鍋香織, 古田寿昭: 機能性ケージド化合物の設計と合成.  日本化学会第5回関東支部大会,  東京,日本,  2011/08
27. ◎浅場貴一, 鈴木商信, 古田寿昭: 新規ケージドカルシウムキレーターの設計と合成.  日本化学会第5回関東支部大会,  東京,日本,  2011/08
28. 大野浩平、◎岸本利彦、小宅綾菜、四方哲也、渡邊総一郎: 大腸菌耐熱進化時に現れる相互作用を仲介する分子の探索.  第13回日本進化学会大会,  京都,  2011/07
29. 小東 陽、薬師 寿治、足立 収生、松下 一信、後藤 勝: 酢酸菌由来ジヒドロキシアセトン還元酵素の結晶構造.  第11回日本蛋白質科学会年会,  大阪,  2011/06
30. 東山 司、小東 陽、薬師 寿治、足立 収生、松下 一信、後藤 勝: 酢酸菌由来D-アラビトール脱水素酵素の結晶構造.  第11回日本蛋白質科学会年会,  大阪,  2011/06
31. ◎西口慶一, 清水康平, 伊藤展枝, 阿部文快, 加藤千明, 三輪哲也, 佐藤孝子, 大島範子, 内田 朗, 佐藤浩之, 久保田宗一郎, 五郎丸美智子, 岡田光正: 円口類乳酸脱水素酵素Bの遺伝子配列.  第14回マリンテクノロジー学会大会,  静岡,  2011/05
32. ◎Toshiaki Furuta: Design and synthesis of caged nucleotides.  The 49th Annual meeting of the Biophysical Society of Japan,  Himeji, Japan,  2011/09
国際学会
1. ◎Haruko Hosoi: Emission Mechanism of Fluorescent Proteins studied by Advanced Laser Spectroscopy.  Asian Conference on Ultrafast Phenomena,  Busan, Korea,  2012/02
2. ◎Watanabe S, Toyoshima T, Yamauchi S, Yanai K, Hasegawa T, Yanai K: Design, Synthesis and Properties of New Crosslinking Reagents to
Detect DNA-Protein Interaction.  8th AFMC International Medicinal Chemistry Symposium (AIMECS 11),  Tokyo, Japan,  2011/12
3. ◎Furuta T, Teraoka A, Manabe K, Hoshida T, Takada A, Jikko M, Suzuki A: Design and synthesis of nucleotide-caging agents with high sequence selectivity.  AIMECS 11: The 8th AFMC International Medicinal Chemistry Symposium,  Tokyo, Japan,  2011/11
4. ◎Furuta T, Suzuki A, Ohmuro J: Controlling cellular functions using caged compounds.  17th International Biophysics Congress,  Beijing. China,  2011/11
5. ◎Hoshida T, Takada A, Jikko ML, Furuta T: Caged nucleotides: design, synthesis and their use.  17th International Biophysics Congress,  Beijig, China,  2011/11
6. ◎Teraoka A, Furuta T: Manipulation of gene expression with caged nucleotides having a biotin tag.  17th International Biophysics Congress,  Beijing, China,  2011/11
7. ◎Akira Uchida, Yoshikazu Ishii, Yuichi Kouyama, Kazuhiro Tateda: Crystal structure of the class D beta-lactamase OXA-40.  22nd Congress and General Assembly of the International Uniun of Crystallography,  Madrid, Spain,  2011/08
その他
1. ◎高橋俊樹、岸本利彦、渡邊総一郎: 光分解基を介した末端アルキンで表面を修飾した機能性ビーズの合成.  第5回複合物性研究センターシンポジウム,  船橋,  2011/12
2. ◎山内翔偉, 渡邊総一郎: 二環系シクロブタノン誘導体のフッ素化反応.  第5回複合物性研究センターシンポジウム,  船橋,  2011/12
3. ◎上村康裕, 渡邊総一郎: クロスカップリング反応により吸収極大が超波長シフトするクマリン誘導体の合成.  第5回複合物性研究センターシンポジウム,  船橋,  2011/12
4. ◎豊島拓也, 吉田諭史, 渡邊総一郎: 1, 3-ジスチリルベンゼンの酸化的光環化反応における置換基のブロッキング効果.  第5回複合物性研究センターシンポジウム,  船橋,  2011/12
  :Corresponding Author
  :本学研究者