Organization
School of Life Science and Technology Professor
Title
Professor
Homepage
External link
UENO TAKAFUMI
News & Topics
-
Engineering Bacteria to Biosynthesize Intricate Protein Complexes
2023/11/15
Languages： English
Protein cages found in nature within microbes help weather its contents from the harsh intracellular environment—an observation with many bioengineering applications. Tokyo Tech researchers recen
-
細胞内で分子カプセルとサイコロ状タンパク質結晶を融合 タンパク質カプセルを表層に集積した複合結晶の迅速合成
2023/11/15
Languages： Japanese
要点-サイコロ状とカプセル状という全く異なる形状と性質を持つタンパク質集合体を、1つの細胞の中で個別に同時合成することに成功。-合成した集合体の複合結晶を細胞内で自発的に合成し、製造プロセスの大幅な簡素化を実現。-薬物輸送材料やワクチン、生体センサーなど、
-
Towards Artificial Photosynthesis with Engineering of Protein Crystals in Bacteria
2023/07/27
Languages： English
In-cell engineering can be a powerful tool for synthesizing functional protein crystals with promising catalytic properties, show researchers at Tokyo Tech. Using genetically modified bacteria as
-
半分天然、半分人工の固体光合成材料を開発 CO2還元酵素を固体触媒化する結晶の細胞内合成に成功
2023/07/26
Languages： Japanese
要点-タンパク質結晶にCO2還元酵素と光捕集分子を組み込んだ人工光合成固体触媒を開発。-細胞内タンパク質結晶化反応により、CO2還元酵素を自発的に内包した結晶の合成に成功。-有用な酵素と人工分子のハイブリッド機能化法として、さまざまな固体触媒開発への応用に
-
Novel Cell-Free Protein Crystallization Method to Advance Structural Biology
2022/10/04
Languages： English
The new cell-free protein crystallization (CFPC) method developed by Tokyo Tech includes direct protein crystallization and is a major headway in the field of structural biology. This technique will e
-
無細胞タンパク質合成を用いた迅速なタンパク質結晶の合成 微量で素早いナノ結晶合成でタンパク質の構造解析をスピード化
2022/10/04
Languages： Japanese
要点 従来のタンパク質の合成・結晶化にかかる期間を大きく下回る24時間で完了 わずか20µLの反応から得られた数百nmのタンパク質結晶に対し、高分解能による構造解析も可能に 医薬品開発などに必須となる、タンパク質の構造解析の迅速化・大規模化に貢献 概要東京工業大学 生命理工学院 生命理工学系の安部聡助教、田中潤子大学院生、小島摩利子大学院生と上野隆史教授のグループは、理化学研
-
Cats in a Cage: Novel Hybrid Nanocages for Faster Catalysis
2022/01/31
Languages： English
A novel hybrid ferritin nanocage with histidine residues shows 1.5 times higher metal ion uptake and improved catalytic efficiency for alcohol produc
-
金属錯体が生まれ変わる分子のカゴ 金属錯体がタンパク質カゴに取り込まれ不斉反応を触媒
2022/01/31
Languages： Japanese
要点-金属錯体がタンパク質のカゴに自発的に入り込み特定の部位に結合-タンパク質カゴ内で金属錯体が高活性の不斉触媒となる-タンパク質カゴを反応場とするクリーンな分子触媒の作成技術につながる概要東京工業大学生命理工学院のMazumdar,Shyamalava（マズムダール・シャマラバ）特任教授（Toky
-
Decoding Protein Assembly Dynamics with Artificial Protein Needles
2022/01/06
Languages： English
Protein assembly is essential for the formation of ordered biological structures, but imagine engineering one! This is exactly what researchers at To
-
動いて並んでつながって。タンパク質が幾何学模様に！ プログラムされた分子が自発的にナノ模様を形成
2022/01/06
Languages： Japanese
要点-タンパク質が自発的に動いて相手を選びながら模様をつくる-タンパク質の部品を変えるだけで模様の種類を制御できる-タンパク質を魚の群れのように操る分子ロボットの作成技術につながる概要東京工業大学生命理工学院生命理工学系の菊池幸祐大学院生と上野隆史教授、古田忠臣助教のグループは、九州大学大学院理学研
-
In-cell Nano-3D Printer: Synthesizing Stable Filaments from In-cell Protein Crystals
2021/05/20
Languages： English
Scientists at Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) have pioneered a novel method for producing supramolecular protein assemblies from protein cr
-
細胞が分子の3Dプリンターに？！ 空気に触れるとファイバーとなるタンパク質を細胞内で作ることに成功
2021/05/10
Languages： Japanese
要点-DNAにより望みの構造をプログラミングしたタンパク質結晶を細胞内で作成-空気中で自動的に進む化学反応によるナノ構造体の合成を実現-「細胞3Dプリンター」による持続可能なインテリジェントナノ材料の開発に期待概要東京工業大学生命理工学院生命理工学系の安部聡助教、上野隆史教授の研究グループは、細胞内
-
2020/07/08
Languages： English
The world is currently facing an unprecedented threat from the novel coronavirus disease (COVID-19). As of June 15, 2020, 8.0 million people have been infected worldwide, more than 430,000 people
-
7大学参加の研究グループ「コロナ制圧タスクフォース」発足 新型コロナウイルス感染症の遺伝学的知見に基づいたCOVID-19粘膜免疫ワクチンの研究開発を促進
2020/06/18
Languages： Japanese
概要今、世界は、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）[用語1]による未曾有の脅威に直面しています。2020年5月19日現在で、全世界で480万人の方がCOVID-19に感染し、30万人以上の方が命を落としており、今後の展開については全く予断を許しません。この脅威を克服するためには、全
-
Nanotubes built from protein crystals: Breakthrough in biomolecular engineering
2018/11/14
Languages： English
Researchers at Tokyo Tech have succeeded in constructing protein nanotubes from tiny scaffolds made by cross-linking of engineered protein crystals. The achievement could accelerate the development of artificial enzymes, nano-sized carriers and delivery systems for a host of biomedical and biotechnological applications.
-
タンパク質分子の彫刻を創る タンパク質結晶から分子チューブを作り出すことに成功
2018/11/08
Languages： Japanese
タンパク質結晶の中だけで作られる特異な分子集合構造を取り出すことに成功 タンパク質結晶内で選択的な化学反応を実現することによりナノ構造体合成を達成 結晶から合成される様々なナノ構造体を用いたセンサーや触媒開発への応用に期待
-
タンパク質カゴの中で踊る金原子を観る―タンパク質結晶を使った金属イオン集積過程の観察―
2017/03/17
Languages： Japanese
要点 金属原子が内部で動き回れるカゴ型タンパク質の結晶化に成功 化学反応で複数の金原子が集まっていく様子を原子分解能で観察 タンパク質内で生じる化学反応、骨など生体材料の形成過程解明に向けた応用に期待
-
Nanocages for gold particles: what is happening inside?
2017/03/17
Languages： English
Scientists at Tokyo Institute of Technology have used high-resolution crystallography to uncover the mechanism behind protein-assisted synthesis of gold nanoparticles, providing a platform for designing nanomaterials tailored for biomedical application.
-
タンパク質用いて細胞内分子フィルターを開発―細胞内の解毒、細胞内在分子の構造解析への応用に期待―
2017/02/13
Languages： Japanese
要点 細胞内のタンパク質結晶化を利用し、分子フィルターを作成 生きたままの細胞内でターゲット分子の選択的集積を達成 3つのアミノ酸を欠損させるだけで結晶中に細孔空間を形成
-
In cell molecular sieve from protein crystal
2017/02/13
Languages： English
Scientists at Tokyo Institute of Technology, RIKEN, and Kyoto Institute of Technology have applied rational crystal design to create protein crystals with extended porous network to accumulate exogenous molecules inside living cells. This work lays a foundation for engineering of stable self-assembling crystalline porous materials which can concentrate and preserve bioactive substances in various cell types.
-
Protein cages for designing various catalytic reactions
2016/08/08
Languages： English
Compartmentalization is a common strategy used by living organisms to create isolated reaction environments to protect reaction catalysts from undesired reaction partners in cells. Mimicking such compartment systems is a novel approach for developing new biohybrid materials as well as for understanding the complex cellular processes.
-
結晶の鎧まとう酵素？！―酵素の簡便な合成と長期保存を一挙に実現―
2015/10/28
Languages： Japanese
-
Ferritin releases carbon monoxide in regulated therapeutic doses
2015/09/11
Languages： English
-
光で働く細胞内のカゴ状スイッチ―炎症抑制効果をもつたんぱく質の活性化とCOの関係を解明―
2015/09/10
Languages： Japanese
-
Protein-engineered cages aid studies of cell functions
2014/11/27
Languages： English
-
分子のカゴで毒を薬に ―癌の簡便な治療薬の開発につながる成果―
2014/11/20
Languages： Japanese
Degree
-
理学博士 ( 大阪大学 )
Research Interests
-
Bioinorganic Chemistry
-
Protein Engineering
Research Areas
-
Nanotechnology/Materials / Bio chemistry
-
Nanotechnology/Materials / Chemistry and chemical methodology of biomolecules
-
Nanotechnology/Materials / Nanobioscience
-
Nanotechnology/Materials / Inorganic/coordination chemistry
Papers
-
Design of Aromatic Interaction Networks in a Protein Cage Modulated by Fluorescent Ligand Binding. International journal
Yuki Hishikawa, Taiga Suzuki, Basudev Maity, Hiroki Noya, Michito Yoshizawa, Asuka Asanuma, Yuri Katagiri, Satoshi Abe, Satoru Nagatoishi, Kouhei Tsumoto, Takafumi Ueno
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) e2417030 2025.2
-
An artificial metal-free peroxidase designed using a ferritin cage
Jiaxin Tian, Basudev Maity, Tadaomi Furuta, Tiezheng Pan, Takafumi Ueno
2025.2
-
Basudev Maity, Mitsuo Shoji, Fangjia Luo, Takanori Nakane, Satoshi Abe, Shigeki Owada, Jungmin Kang, Kensuke Tono, Rie Tanaka, Thuc Toan Pham, Mariko Kojima, Yuki Hishikawa, Junko Tanaka, Jiaxin Tian, Misaki Nagama, Taiga Suzuki, Hiroki Noya, Yuto Nakasuji, Asuka Asanuma, Xinchen Yao, So Iwata, Yasuteru Shigeta, Eriko Nango, Takafumi Ueno
Nature Communications 15 ( 1 ) 2024.6
-
Mariko Kojima, Satoshi Abe, Tadaomi Furuta, Kunio Hirata, Xinchen Yao, Ayako Kobayashi, Ririko Kobayashi, Takafumi Ueno
Proceedings of the National Academy of Sciences 121 ( 25 ) 2024.6
-
Fusion of amyloid beta with ferritin yields an isolated oligomeric beta-sheet-rich aggregate inside the ferritin cage. International journal
Basudev Maity, Shiori Kameyama, Jiaxin Tian, Thuc Toan Pham, Satoshi Abe, Eri Chatani, Kazuyoshi Murata, Takafumi Ueno
Biomaterials science 12 ( 9 ) 2408 - 2417 2024.4
-
Crystal structure of the in-cell Cry1Aa purified from Bacillus thuringiensis
Junko Tanaka, Satoshi Abe, Tohru Hayakawa, Mariko Kojima, Keitaro Yamashita, Kunio Hirata, Takafumi Ueno
Biochemical and Biophysical Research Communications 685 149144 - 149144 2023.12
-
Displaying a Protein Cage on a Protein Crystal by In-Cell Crystal Engineering
Thuc Toan Pham, Satoshi Abe, Koki Date, Kunio Hirata, Taiga Suzuki, Takafumi Ueno
Nano Letters 23 ( 22 ) 10118 - 10125 2023.11
-
Atomic-Level Insights into a Unique Semi-Clathrate Hydrate Formed in a Confined Environment of Porous Protein Crystal Reviewed
Basudev Maity, Jiaxin Tian, Tadaomi Furuta, Satoshi Abe, Takafumi Ueno
Crystal Growth & Design 2023.10
-
Novel Au(I)-Based Artificial Metallo-Cycloisomerase for Catalyzing the Cycloisomerization of γ-Alkynoic Acids
Chenlin Lu, Xue Peng, Basudev Maity, Xiang Sheng, Yinhuan Zhou, Takafumi Ueno, Zheng Liu, Diannan Lu
ACS Catalysis 2023.8
-
A Protein Needle Facilitates Encapsulation of Target Proteins via In-Cell Protein Crystallization
Thuc Toan Pham, Satoshi Abe, Kunio Hirata, Kazuhiko Katayama, Takafumi Ueno
Chemistry Letters 52 ( 9 ) 720 - 723 2023.8
-
In-Cell Engineering of Protein Crystals into Hybrid Solid Catalysts for Artificial Photosynthesis
Tiezheng Pan, Basudev Maity, Satoshi Abe, Taiki Morita, Takafumi Ueno
Nano Letters 23 ( 14 ) 6744 - 6751 2023.7
-
Cross-Linked Crystals of Dirhodium Tetraacetate/RNase A Adduct Can Be Used as Heterogeneous Catalysts
Domenico Loreto, Basudev Maity, Taiki Morita, Hiroyuki Nakamura, Antonello Merlino, Takafumi Ueno
Inorganic Chemistry 2023.5
-
Elucidating Conformational Dynamics and Thermostability of Designed Aromatic Clusters Using Protein Cages. International journal
Yuki Hishikawa, Hiroki Noya, Satoru Nagatoishi, Takashi Yoshidome, Basudev Maity, Kouhei Tsumoto, Satoshi Abe, Takafumi Ueno
Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse, Germany) e202300488 2023.4
-
Apo-ferritin-Caged Pt Nanoparticles for Selective Hydrogenation of p-Chloronitrobenzene
Yinhuan Zhou, Yilin Zheng, Chenlin Lu, Basudev Maity, Yakui Chen, Takafumi Ueno, Zheng Liu, Diannan Lu
ACS Applied Nano Materials 2023.4
-
Design of a Hierarchical Assembly at a Solid–Liquid Interface Using an Asymmetric Protein Needle
Kosuke Kikuchi, Koki Date, Takafumi Ueno
Langmuir 2023.2
-
Mariko Kojima, Satoshi Abe, Tadaomi Furuta, Duy Phuoc Tran, Kunio Hirata, Keitaro Yamashita, Yuki Hishikawa, Akio Kitao, Takafumi Ueno
Biomaterials Science 2023
-
Cell-free protein crystallization for nanocrystal structure determination
Satoshi Abe, Junko Tanaka, Mariko Kojima, Shuji Kanamaru, Kunio Hirata, Keitaro Yamashita, Ayako Kobayashi, Takafumi Ueno
Scientific Reports 12 ( 1 ) 2022.10
-
Artificial metalloenzymes based on protein assembly Reviewed
Coordination Chemistry Reviews 2022.8
-
Design of a gold clustering site in an engineered apo-ferritin cage
Chenlin Lu, Basudev Maity, Xue Peng, Nozomi Ito, Satoshi Abe, Xiang Sheng, Takafumi Ueno, Diannan Lu
Communications Chemistry 5 ( 1 ) 2022.3
-
Mohd Taher, Basudev Maity, Taiki Nakane, Satoshi Abe, Takafumi Ueno, Shyamalava Mazumdar
Angewandte Chemie International Edition 61 ( 13 ) 2022.3
-
Protein Needles Designed to Self‐Assemble through Needle Tip Engineering
Kosuke Kikuchi, Tatsuya Fukuyama, Takayuki Uchihashi, Tadaomi Furuta, Yusuke T. Maeda, Takafumi Ueno
Small 18 ( 10 ) 2106401 - 2106401 2022.3
-
Importance of the Subunit–Subunit Interface in Ferritin Disassembly: A Molecular Dynamics Study
Zhipeng Li, Basudev Maity, Yuki Hishikawa, Takafumi Ueno, Diannan Lu
Langmuir 38 ( 3 ) 1106 - 1113 2022.1
-
Dynamic Behavior of Cargo Proteins Regulated by Linker Peptides on a Protein Needle Scaffold Reviewed
Que D. Nguyen, Kosuke Kikuchi, Mariko Kojima, Takafumi Ueno
Chemistry Letters 51 ( 1 ) 73 - 76 2022.1
-
Engineering of protein crystals for use as solid biomaterials
Mariko Kojima, Satoshi Abe, Takafumi Ueno
Biomaterials Science 2022
-
Solubility enhancement of poorly water soluble domperidone by complexation with the large ring cyclodextrin Reviewed
Abbas Ismail, Khanittha Kerdpol, Thanyada Rungrotmongkol, Kanitha Tananuwong, Takafumi Ueno, Sanong Ekasit, Nongnuj Muangsin, Kuakarun Krusong
International Journal of Pharmaceutics 606 120909 - 120909 2021.9
-
Design of an In‐Cell Protein Crystal for the Environmentally Responsive Construction of a Supramolecular Filament
Satoshi Abe, Thuc Toan Pham, Hashiru Negishi, Keitaro Yamashita, Kunio Hirata, Takafumi Ueno
Angewandte Chemie International Edition 60 ( 22 ) 12341 - 12345 2021.5
-
Design of an In‐Cell Protein Crystal for the Environmentally Responsive Construction of a Supramolecular Filament
Satoshi Abe, Thuc Toan Pham, Hashiru Negishi, Keitaro Yamashita, Kunio Hirata, Takafumi Ueno
Angewandte Chemie 133 ( 22 ) 12449 - 12453 2021.5
-
In-Cell Engineering of Protein Crystals with Nanoporous Structures for Promoting Cascade Reactions
Tien K. Nguyen, Satoshi Abe, Makoto Kasamatsu, Basudev Maity, Keitaro Yamashita, Kunio Hirata, Mariko Kojima, Takafumi Ueno
ACS Applied Nano Materials 4 ( 2 ) 1672 - 1681 2021.2
-
The Versatile Manipulations of Self-Assembled Proteins in Vaccine Design
Que Dan Nguyen, Kosuke Kikuchi, Basudev Maity, Takafumi Ueno
International Journal of Molecular Sciences 2021.2
-
Construction of Multistep Catalytic Systems in Protein Assemblies
Hiroyasu Tabe, Takafumi Ueno
Cell-Inspired Materials and Engineering 29 - 44 2021
-
Site-Selective Protein Chemical Modification of Exposed Tyrosine Residues Using Tyrosine Click Reaction Reviewed
Shinichi Sato, Masaki Matsumura, Tetsuya Kadonosono, Satoshi Abe, Takafumi Ueno, Hiroshi Ueda, Hiroyuki Nakamura
Bioconjugate chemistry 31 ( 5 ) 1417 - 1424 2020.5
-
Dynamic behavior of an artificial protein needle contacting a membrane observed by high-speed atomic force microscopy. International journal
Takafumi Ueno, Kento Niwase, Daisho Tsubokawa, Kosuke Kikuchi, Natsumi Takai, Tadaomi Furuta, Ryuji Kawano, Takayuki Uchihashi
Nanoscale 12 ( 15 ) 8166 - 8173 2020.4
-
Design of Multinuclear Gold Binding Site at the Two-fold Symmetric Interface of the Ferritin Cage.
Yuki Hishikawa, Basudev Maity, Nozomi Ito, Satoshi Abe, Diannan Lu, Takafumi Ueno
Chemistry Letters 2020.4
-
人工金属酵素による機能創成
安部 聡, 上野隆史
2020.1
-
Single-molecule level dynamic observation of disassembly of the apo-ferritin cage in solution Reviewed
Basudev Maity, Zhipeng Li, Kento Niwase, Christian Ganser, Tadaomi Furuta, Takayuki Uchihashi, Diannan Lu, Takafumi Ueno
Physical Chemistry Chemical Physics 2020
-
Recent progresses in the accumulation of metal ions into the apo-ferritin cage: Experimental and theoretical perspectives
Basudev Maity, Yuki Hishikawa, Diannan Lu, Takafumi Ueno
Polyhedron 172 104 - 111 2019.11
-
Encapsulation of biomacromolecules by soaking and co-crystallization into porous protein crystals of hemocyanin
Tsubasa Hashimoto, Yuxin Ye, Asuka Matsuno, Yuki Ohnishi, Akira Kitamura, Masataka Kinjo, Satoshi Abe, Takafumi Ueno, Min Yao, Tomohisa Ogawa, Takashi Matsui, Yoshikazu Tanaka
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS 509 ( 2 ) 577 - 584 2019.2
-
Construction of supramolecular nanotubes from protein crystals Reviewed
Tien Khanh Nguyen, Hashiru Negishi, Satoshi Abe, Takafumi Ueno
Chemical Science 10 ( 4 ) 1046 - 1051 2019
-
Engineering of protein crystals for development of bionanomaterials
Tien Khanh Nguyen, Thuc Toan Pham, Takafumi Ueno
Japanese Journal of Applied Physics 58 2019
-
Coordination design of cadmium ions at the 4-fold axis channel of the apo-ferritin cage Reviewed
Satoshi Abe, Nozomi Ito, Basudev Maity, Chenlin Lu, Diannan Lu, Takafumi Ueno
Dalton Transactions 48 ( 26 ) 9759 - 9764 2019
-
Tailoring Organometallic Complexes into Protein Scaffolds: Structures and Functions
Takafumi Ueno
Advances in Bioorganometallic Chemistry 329 - 346 2018.12
-
Photocatalytic hydrogen evolution systems constructed in cross-linked porous protein crystals Reviewed
Hiroyasu Tabe, Hikaru Takahashi, Takuya Shimoi, Satoshi Abe, Takafumi Ueno, Yusuke Yamada
APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL 237 1124 - 1129 2018.12
-
Raman spectroscopy insight into Norovirus encapsulation in Bombyx mori cypovirus cubic microcrystals Reviewed
Hajime Mori, Naoki Oda, Satoshi Abe, Takafumi Ueno, Wenliang Zhu, Chris Pernstich, Giuseppe Pezzotti
Spectrochimica Acta - Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 203 19 - 30 2018.10
-
Photoinduced in Vivo Magnetic Resonance Imaging (MRI) with Rapid CO Release from an MnCO-Protein Needle Composite. Reviewed International journal
Hyodo F, Sho T, Maity B, Fujita K, Tachibana Y, Akashi S, Mano M, Hishikawa Y, Matsuo M, Ueno T
Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse, Germany) 24 ( 45 ) 11578 - 11583 2018.8
-
Engineering of protein assemblies within cells Reviewed
Tien K Nguyen, Takafumi Ueno
Current Opinion in Structural Biology 51 1 - 8 2018.8
-
人工金属酵素の次世代設計
上野 隆史
2018.8
-
Artificial bio-nanomachines based on protein needles derived from bacteriophage T4 Reviewed
Hiroshi Inaba, Takafumi Ueno
Biophysical Reviews 10 ( 2 ) 641 - 658 2018.4
-
Functionalization of protein crystals with metal ions, complexes and nanoparticles Reviewed
Satoshi Abe, Basudev Maity, Takafumi Ueno
Current Opinion in Chemical Biology 43 68 - 76 2018.4
-
Improved efficiency of nanoneedle insertion by modification with a cell-puncturing protein Reviewed
Seunghwan Ryu, Yuta Matsumoto, Takahiro Matsumoto, Takafumi Ueno, Yaron R. Silberberg, Chikashi Nakamura
Japanese Journal of Applied Physics 57 ( 3 ) 2018.3
-
Structure of in cell protein crystals containing organometallic complexes Reviewed
Satoshi Abe, Kohei Atsumi, Keitaro Yamashita, Kunio Hirata, Hajime Mori, Takafumi Ueno
Physical Chemistry Chemical Physics 20 ( 5 ) 2986 - 2989 2018.2
-
Supramolecular protein cages constructed from a crystalline protein matrix Reviewed
Hashiru Negishi, Satoshi Abe, Keitaro Yamashita, Kunio Hirata, Kento Niwase, Marion Boudes, Fasséli Coulibaly, Hajime Mori, Takafumi Ueno
Chemical Communications 54 ( 16 ) 1988 - 1991 2018
-
Design of Bioinorganic Materials at the Interface of Coordination and Biosupramolecular Chemistry Reviewed
Basudev Maity, Takafumi Ueno
CHEMICAL RECORD 17 ( 4 ) 383 - 398 2017.4
-
Observation of gold sub-nanocluster nucleation within a crystalline protein cage Reviewed
Basudev Maity, Satoshi Abe, Takafumi Ueno
NATURE COMMUNICATIONS 8 14820 2017.3
-
Crystal Engineering of Self-Assembled Porous Protein Materials in Living Cells Reviewed
Satoshi Abe, Hiroyasu Tabe, Hiroshi Ijiri, Keitaro Yamashita, Kunio Hirata, Kohei Atsumi, Takuya Shimoi, Masaki Akai, Hajime Mori, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
ACS NANO 11 ( 3 ) 2410 - 2419 2017.3
-
A Photoactive Carbon-Monoxide-Releasing Protein Cage for Dose-Regulated Delivery in Living Cells Reviewed
Kenta Fujita, Yuya Tanaka, Satoshi Abe, Takafumi Ueno
ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 55 ( 3 ) 1056 - 1060 2016.1
-
Design of a confined environment using protein cages and crystals for the development of biohybrid materials Reviewed
Satoshi Abe, Basudev Maity, Takafumi Ueno
CHEMICAL COMMUNICATIONS 52 ( 39 ) 6496 - 6512 2016
-
Photoactivatable CO release from engineered protein crystals to modulate NF-kappa B activation Reviewed
Hiroyasu Tabe, Takuya Shimoi, Marion Boudes, Satoshi Abe, Fasseli Coulibaly, Susumu Kitagawa, Hajime Mori, Takafumi Ueno
CHEMICAL COMMUNICATIONS 52 ( 24 ) 4545 - 4548 2016
-
Immobilization of two organometallic complexes into a single cage to construct protein-based microcompartments Reviewed
Basudev Maity, Kazuki Fukumori, Satoshi Abe, Takafumi Ueno
CHEMICAL COMMUNICATIONS 52 ( 31 ) 5463 - 5466 2016
-
Design of Enzyme-Encapsulated Protein Containers by In Vivo Crystal Engineering Reviewed
Satoshi Abe, Hiroshi Ijiri, Hashiru Negishi, Hiroyuki Yamanaka, Katsuhito Sasaki, Kunio Hirata, Hajime Mori, Takafumi Ueno
ADVANCED MATERIALS 27 ( 48 ) 7951 - 7956 2015.12
-
A metal carbonyl-protein needle composite designed for intracellular CO delivery to modulate NF-κB activity. Reviewed International journal
Hiroshi Inaba, Nusrat J M Sanghamitra, Kenta Fujita, Takeya Sho, Takahiro Kuchimaru, Susumu Kitagawa, Shinae Kizaka-Kondoh, Takafumi Ueno
Molecular bioSystems 11 ( 11 ) 3111 - 8 2015.11
-
Use of the confined spaces of apo-ferritin and virus capsids as nanoreactors for catalytic reactions Reviewed
Basudev Maity, Kenta Fujita, Takafumi Ueno
CURRENT OPINION IN CHEMICAL BIOLOGY 25 88 - 97 2015.4
-
Design of a CO-releasing Extracellular Scaffold Using in Vivo Protein Crystals Reviewed
Hiroyasu Tabe, Takuya Shimoi, Kenta Fujita, Satoshi Abe, Hiroshi Ijiri, Masahiko Tsujimoto, Takahiro Kuchimaru, Shinae Kizaka-Kondo, Hajime Mori, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
CHEMISTRY LETTERS 44 ( 3 ) 342 - 344 2015.3
-
Preparation of a cross-linked porous protein crystal containing Ru carbonyl complexes as a CO-releasing extracellular scaffold. Reviewed International journal
Hiroyasu Tabe, Kenta Fujita, Satoshi Abe, Masahiko Tsujimoto, Takahiro Kuchimaru, Shinae Kizaka-Kondoh, Mikio Takano, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
Inorganic chemistry 54 ( 1 ) 215 - 20 2015.1
-
Special Issue: Artificial Metalloenzymes Reviewed
Takafumi Ueno
ISRAEL JOURNAL OF CHEMISTRY 55 ( 1 ) 13 - 13 2015.1
-
Surface Functionalization of Protein Crystals with Carbohydrate Using Site-selective Bioconjugation Reviewed
Satoshi Abe, Yu Tokura, Rita Pal, Naoko Komura, Akihiro Imamura, Kaori Matsumoto, Hiroshi Ijiri, Nusrat J. M. Sanghamitra, Hiroyasu Tabe, Hiromune Ando, Makoto Kiso, Hajime Mori, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
CHEMISTRY LETTERS 44 ( 1 ) 29 - 31 2015.1
-
Protein Needles as Molecular Templates for Artificial Metalloenzymes Reviewed
Hiroshi Inaba, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
ISRAEL JOURNAL OF CHEMISTRY 55 ( 1 ) 40 - 50 2015.1
-
Cover Picture: Special Issue: Artificial Metalloenzymes (Isr. J. Chem. 1/2015)
Takafumi Ueno
Israel Journal of Chemistry 55 ( 1 ) 1 - 1 2015.1
-
Design of protein crystals in the development of solid biomaterials Reviewed
Satoshi Abe, Takafumi Ueno
RSC ADVANCES 5 ( 27 ) 21366 - 21375 2015
-
Construction of an enterobactin analogue with symmetrically arranged monomer subunits of ferritin Reviewed
Hiroshi Nakajima, Mio Kondo, Taiki Nakane, Satoshi Abe, Takahiro Nakao, Yoshihito Watanabe, Takafumi Ueno
CHEMICAL COMMUNICATIONS 51 ( 93 ) 16609 - 16612 2015
-
Design of biomaterials for intracellular delivery of carbon monoxide Reviewed
Hiroshi Inaba, Kenta Fujita, Takafumi Ueno
BIOMATERIALS SCIENCE 3 ( 11 ) 1423 - 1438 2015
-
Intracellular CO release from composite of ferritin and ruthenium carbonyl complexes. Reviewed International journal
Kenta Fujita, Yuya Tanaka, Takeya Sho, Shuichi Ozeki, Satoshi Abe, Tatsuo Hikage, Takahiro Kuchimaru, Shinae Kizaka-Kondoh, Takafumi Ueno
Journal of the American Chemical Society 136 ( 48 ) 16902 - 8 2014.12
-
Intracellular Protein Delivery System with Protein Needle-GFP Construct Reviewed
Hiroshi Inaba, Nusrat J. M. Sanghamitra, Toshihiro Fukai, Takahiro Matsumoto, Kaname Nishijo, Shuji Kanamaru, Fumio Arisaka, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
CHEMISTRY LETTERS 43 ( 9 ) 1505 - 1507 2014.9
-
Porous Protein Crystals as Catalytic Vessels for Organometallic Complexes Reviewed
Hiroyasu Tabe, Satoshi Abe, Tatsuo Hikage, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
CHEMISTRY-AN ASIAN JOURNAL 9 ( 5 ) 1373 - 1378 2014.5
-
Hiroyasu Tabe, Satoshi Abe, Tatsuo Hikage, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
Chemistry - An Asian Journal 9 ( 5 ) 1193 2014.4
-
Plasma membrane translocation of a protein needle based on a triple-stranded beta-helix motif Reviewed
Nusrat J. M. Sanghamitra, Hiroshi Inaba, Fumio Arisaka, Dan Ohtan Wang, Shuji Kanamaru, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
MOLECULAR BIOSYSTEMS 10 ( 10 ) 2677 - 2683 2014
-
ChemInform Abstract: Porous Protein Crystals as Reaction Vessels
Takafumi Ueno
ChemInform Vol. 44 ( No. 42 ) 2013.10
-
ChemInform Abstract: Artificial Metalloenzymes Constructed from Hierarchically-Assembled Proteins Reviewed
Takafumi Ueno, Hiroyasu Tabe, Yuya Tanaka
ChemInform 44 ( 42 ) no 2013.10
-
Artificial Metalloenzymes Constructed From Hierarchically-Assembled Proteins Reviewed
Takafumi Ueno, Hiroyasu Tabe, Yuya Tanaka
CHEMISTRY-AN ASIAN JOURNAL 8 ( 8 ) 1646 - 1660 2013.8
-
Porous Protein Crystals as Reaction Vessels Reviewed
Takafumi Ueno
CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL 19 ( 28 ) 9096 - 9102 2013.7
-
Catalytic Reactions Promoted in Protein Assembly Cages
Takafumi Ueno, Satoshi Abe
Coordination Chemistry in Protein Cages 175 - 202 2013.4
-
Inorganic Design of Protein Assemblies as Supramolecular Platforms Reviewed
Nusrat J. M. Sanghamitra, Hiroshi Inaba, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
JOURNAL OF INORGANIC AND ORGANOMETALLIC POLYMERS AND MATERIALS 23 ( 1 ) 50 - 60 2013.1
-
Coordination Chemistry in Self-Assembly Proteins
Takafumi Ueno
SpringerBriefs in Molecular Science 61 - 68 2013
-
Expanding coordination chemistry from protein to protein assembly Reviewed
Nusrat J. M. Sanghamitra, Takafumi Ueno
CHEMICAL COMMUNICATIONS 49 ( 39 ) 4114 - 4126 2013
-
Metal–Molecular Assembly for Functional Materials
Takafumi Ueno
2013
-
Catalytic Mechanism in Artificial Metalloenzyme: QM/MM Study of Phenylacetylene Polymerization by Rhodium Complex Encapsulated in apo-Ferritin Reviewed
Zhuofeng Ke, Satoshi Abe, Takafumi Ueno, Keiji Morokuma
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 134 ( 37 ) 15418 - 15429 2012.9
-
Porous Protein Crystals as Reaction Vessels for Controlling Magnetic Properties of Nanoparticles Reviewed
Satoshi Abe, Masahiko Tsujimoto, Ko Yoneda, Masaaki Ohba, Tatsuo Hikage, Mikio Takano, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
SMALL 8 ( 9 ) 1314 - 1319 2012.5
-
Stability and activity of enzymes in ionic liquids Reviewed
Nusrat J. M. Sanghamitra, Takafumi Ueno
Green Solvents II: Properties and Applications of Ionic Liquids 235 - 273 2012.1
-
Semi-synthesis of an artificial scandium(III) enzyme with a beta-helical bio-nanotube Reviewed
Hiroshi Inaba, Shuji Kanamaru, Fumio Arisaka, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
DALTON TRANSACTIONS 41 ( 37 ) 11424 - 11427 2012
-
Construction of biocatalysts using the myoglobin scaffold for the synthesis of indigo from indole Reviewed
Jiakun Xu, Osami Shoji, Takashi Fujishiro, Takahiro Ohki, Takafumi Ueno, Yoshihito Watanabe
CATALYSIS SCIENCE & TECHNOLOGY 2 ( 4 ) 739 - 744 2012
-
Rh-Catalyzed Polymerization of Phenylacetylene: Theoretical Studies of the Reaction Mechanism, Regioselectivity, and Stereoregularity Reviewed
Zhuofeng Ke, Satoshi Abe, Takafumi Ueno, Keiji Morokuma
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 133 ( 20 ) 7926 - 7941 2011.5
-
Tomomi Koshiyama, Masanobu Shirai, Tatsuo Hikage, Hiroyasu Tabe, Koichiro Tanaka, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
Angewandte Chemie 123 ( 21 ) 4951 2011.4
-
Dual modification of a triple-stranded beta-helix nanotube with Ru and Re metal complexes to promote photocatalytic reduction of CO2 Reviewed
Norihiko Yokoi, Yuki Miura, Chen-Yuang Huang, Nobuyuki Takatani, Hiroshi Inaba, Tomomi Koshiyama, Shuji Kanamaru, Fumio Arisaka, Yoshihito Watanabe, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
CHEMICAL COMMUNICATIONS 47 ( 7 ) 2074 - 2076 2011
-
Incorporation of organometallic Ru complexes into apo-ferritin cage Reviewed
Yusuke Takezawa, Philipp Boeckmann, Naoki Sugi, Ziyue Wang, Satoshi Abe, Tatsuya Murakami, Tatsuo Hikage, Gerhard Erker, Yoshihito Watanabe, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
DALTON TRANSACTIONS 40 ( 10 ) 2190 - 2195 2011
-
Definite coordination arrangement of organometallic palladium complexes accumulated on the designed interior surface of apo-ferritin Reviewed
Ziyue Wang, Yusuke Takezawa, Hiroki Aoyagi, Satoshi Abe, Tatsuo Hikage, Yoshihito Watanabe, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
CHEMICAL COMMUNICATIONS 47 ( 1 ) 170 - 172 2011
-
Post-Crystal Engineering of Zinc-Substituted Myoglobin to Construct a Long-Lived Photoinduced Charge-Separation System Reviewed
Tomomi Koshiyama, Masanobu Shirai, Tatsuo Hikage, Hiroyasu Tabe, Koichiro Tanaka, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 50 ( 21 ) 4849 - 4852 2011
-
Construction of Robust Bio-nanotubes using the Controlled Self-Assembly of Component Proteins of Bacteriophage T4 Reviewed
Norihiko Yokoi, Hiroshi Inaba, Makoto Terauchi, Adam Z. Stieg, Nusrat J. M. Sanghamitra, Tomomi Koshiyama, Katsuhide Yutani, Shuji Kanamaru, Fumio Arisaka, Tatsuo Hikage, Atsuo Suzuki, Takashi Yamane, James K. Gimzewski, Yoshihito Watanabe, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
SMALL 6 ( 17 ) 1873 - 1879 2010.9
-
Mechanism of Accumulation and Incorporation of Organometallic Pd Complexes into the Protein Nanocage of apo-Ferritin Reviewed
Satoshi Abe, Tatsuo Hikage, Yoshihito Watanabe, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno
INORGANIC CHEMISTRY 49 ( 15 ) 6967 - 6973 2010.8
-
Protein-Engineering: ein Metalloprotein als bioanorganisches Struktur- und Funktionsmodell
Takafumi Ueno
Angewandte Chemie 122 ( 23 ) 3958 - 3959 2010.4
-
Modification of Porous Protein Crystals in Development of Biohybrid Materials Reviewed
Tomomi Koshiyama, Naomi Kawaba, Tatsuo Hikage, Masanobu Shirai, Yuki Miura, Cheng-Yuan Huang, Koichiro Tanaka, Yoshihito Watanabe, Takafumi Ueno
BIOCONJUGATE CHEMISTRY 21 ( 2 ) 264 - 269 2010.2
-
Elucidation of Metal-Ion Accumulation Induced by Hydrogen Bonds on Protein Surfaces by Using Porous Lysozyme Crystals Containing Rh-III Ions as the Model Surfaces Reviewed
Takafumi Ueno, Satoshi Abe, Tomomi Koshiyama, Takahiro Ohki, Tatsuo Hikage, Yoshihito Watanabe
CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL 16 ( 9 ) 2730 - 2740 2010
-
An Engineered Metalloprotein as a Functional and Structural Bioinorganic Model System Reviewed
Takafumi Ueno
ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 49 ( 23 ) 3868 - 3869 2010
-
Polymerization of Phenylacetylene by Rhodium Complexes within a Discrete Space of apo-Ferritin Reviewed
Satoshi Abe, Kunio Hirata, Takafumi Ueno, Kazuhide Morino, Nobutaka Shimizu, Masaki Yamamoto, Masaki Takata, Eiji Yashima, Yoshihito Watanabe
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 131 ( 20 ) 6958 - + 2009.5
-
Process of Accumulation of Metal Ions on the Interior Surface of apo-Ferritin: Crystal Structures of a Series of apo-Ferritins Containing Variable Quantities of Pd(II) Ions Reviewed
Takafumi Ueno, Mizue Abe, Kunio Hirata, Satoshi Abe, Masako Suzuki, Nobutaka Shimizu, Masaki Yamamoto, Masaki Takata, Yoshihito Watanabe
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 131 ( 14 ) 5094 - 5100 2009.4
-
Artificial Metalloproteins Exploiting Vacant Space: Preparation, Structures, and Functions
Satoshi Abe, Takafumi Ueno, Yoshihito Watanabe
Bio-inspired Catalysts 25 - 43 2009
-
Preparation and catalytic reaction of Au/Pd bimetallic nanoparticles in Apo-ferritin Reviewed
Masako Suzuki, Mizue Abe, Takafumi Ueno, Satoshi Abe, Toshiaki Goto, Yumio Toda, Tomoki Akita, Yusuke Yamadae, Yoshihito Watanabe
CHEMICAL COMMUNICATIONS ( 32 ) 4871 - 4873 2009
-
Construction of an energy transfer system in the bio-nanocup space by heteromeric assembly of gp27 and gp5 proteins isolated from bacteriophage T4 Reviewed
Tomomi Koshiyama, Takafumi Ueno, Shuji Kanamaru, Fumio Arisaka, Yoshihito Watanabe
ORGANIC & BIOMOLECULAR CHEMISTRY 7 ( 12 ) 2649 - 2654 2009
-
Control of the coordination structure of organometallic palladium complexes in an apo-ferritin cage Reviewed
Satoshi Abe, Jochen Niemeyer, Mizue Abe, Yusuke Takezawa, Takafumi Ueno, Tatsuo Hikage, Gerhard Erker, Yoshihito Watanabe
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 130 ( 32 ) 10512 - + 2008.8
-
Molecular engineering of myoglobin: Influence of residue 68 on the rate and the enantioselectivity of oxidation reactions catalyzed by H64D/V68X myoglobin (vol 42, pg 10174, 2003) Reviewed
Hui-Jun Yang, Toshitaka Matsui, Shin-ichi Ozaki, Shigeru Kato, Takafumi Ueno, George N. Phillips, Shunichi Fuku-zumi, Yoshihito Watanabe
BIOCHEMISTRY 47 ( 8 ) 2700 - 2700 2008.2
-
Molecular design of heteroprotein assemblies providing a bionanocup as a chemical reactor Reviewed
Tomomi Koshiyama, Norihiko Yokoi, Takafumi Ueno, Shuji Kanamaru, Shingo Nagano, Yoshitsugit Shiro, Fumio Arisaka, Yoshihito Watanabe
SMALL 4 ( 1 ) 50 - 54 2008.1
-
Ligand design for the improvement of stability of metal complex.protein hybrids Reviewed
Norihiko Yokoi, Takafumi Ueno, Masaki Unno, Toshitaka Matsui, Masao Ikeda-Saito, Yoshihito Watanabe
CHEMICAL COMMUNICATIONS ( 2 ) 229 - 231 2008
-
Functionalization of viral protein assemblies by self-assembly reactions Reviewed
Takafumi Ueno
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY 18 ( 32 ) 3741 - 3745 2008
-
Design of Protein Scaffolds for Chemical Reactions Catalyzed by Metal Complexes and Nanoparticles Reviewed
Takafumi Ueno
Bulletin of Japan Society of Coordination Chemistry 51 20 - 30 2008
-
Noncovalent insertion of ferrocenes into the protein shell of apo-ferritin Reviewed
Jochen Niemeyer, Satoshi Abe, Tatsuo Hikage, Takafumi Ueno, Gerhard Erker, Yoshihito Watanabe
CHEMICAL COMMUNICATIONS ( 48 ) 6519 - 6521 2008
-
Crystal structure based design of functional metal/protein hybrids Reviewed
Takafumi Ueno, Norihiko Yokoi, Satoshi Abe, Yoshihito Watanabe
JOURNAL OF INORGANIC BIOCHEMISTRY 101 ( 11-12 ) 1667 - 1675 2007.11
-
Coordination design of artificial metalloproteins utilizing protein vacant space Reviewed
Takafumi Ueno, Satoshi Abe, Norihiko Yokoi, Yoshihito Watanabe
COORDINATION CHEMISTRY REVIEWS 251 ( 21-24 ) 2717 - 2731 2007.11
-
Incorporation of a phebox rhodium complex into apo-myoglobin affords a stable organometallic protein showing unprecedented arrangement of the complex in the cavity Reviewed
Yuh Satake, Satoshi Abe, Seiji Okazaki, Noritaka Ban, Tatsuo Hikage, Takafumi Ueno, Hiroshi Nakajima, Atsuo Suzuki, Takashi Yamane, Hisao Nishiyama, Yoshihito Watanabe
ORGANOMETALLICS 26 ( 20 ) 4904 - 4908 2007.9
-
Reactivities of oxo and peroxo intermediates studied by hemoprotein mutants Reviewed
Yoshihito Watanabe, Hiroshi Nakajima, Takafumi Ueno
ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH 40 ( 7 ) 554 - 562 2007.7
-
Design and structure analysis of artificial metalloproteins: Selective coordination of his64 to copper complexes with square-planar structure in the apo-myoglobin scaffold Reviewed
Satoshi Abe, Takafumi Ueno, Pattubala A. N. Reddy, Seiji Okazaki, Tatsuo Hikage, Atsuo Suzuki, Takashi Yamane, Hiroshi Nakajima, Yoshihito Watanabe
INORGANIC CHEMISTRY 46 ( 13 ) 5137 - 5139 2007.6
-
Design of artificial metalloenzymes using non-covalent insertion of a metal complex into a protein scaffold Reviewed
Takafumi Ueno, Tomomi Koshiyama, Satoshi Abe, Norihiko Yokoi, Masataka Ohashi, Hiroshi Nakajima, Yoshihito Watanabe
Journal of Organometallic Chemistry 692 ( 1-3 ) 142 - 147 2007.1
-
Takafumi Ueno, Tomomi Koshiyama, Toshimitsu Tsuruga, Toshiaki Goto, Shuji Kanamaru, Fumio Arisaka, Yoshihito Watanabe
Angewandte Chemie International Edition 45 ( 27 ) 4508 - 4512 2006.7
-
Design of metal cofactors activated by a protein–protein electron transfer system Reviewed
Takafumi Ueno, Norihiko Yokoi, Masaki Unno, Toshitaka Matsui, Yuichi Tokita, Masako Yamada, Masao Ikeda-Saito, Hiroshi Nakajima, Yoshihito Watanabe
Proceedings of the National Academy of Sciences 103 ( 25 ) 9416 - 9421 2006.6
-
Coordinated Design of Cofactor and Active Site Structures in Development of New Protein Catalysts Reviewed
Takafumi Ueno, Tomomi Koshiyama, Masataka Ohashi, Kazuyoshi Kondo, Masaharu Kono, Atsuo Suzuki, Takashi Yamane, Yoshihito Watanabe
Journal of the American Chemical Society 127 ( 18 ) 6556 - 6562 2005.5
-
Monooxygenation of an aromatic ring by F43W/H64D/V68I myoglobin mutant and hydrogen peroxide - Myoglobin mutants as a model for P450 hydroxylaation chemistry Reviewed
TD Pfister, T Ohki, T Ueno, Hara, I, S Adachi, Y Makino, N Ueyama, Y Lu, Y Watanabe
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY 280 ( 13 ) 12858 - 12866 2005.4
-
A virus-based nanoblock with tunable electrostatic properties Reviewed
A Chatterji, WF Ochoa, T Ueno, TW Lin, JE Johnson
NANO LETTERS 5 ( 4 ) 597 - 602 2005.4
-
Catalase reaction by myoglobin mutants and native catalase - Mechanistic investigation by kinetic isotope effect Reviewed
S Kato, T Ueno, S Fukuzumi, Y Watanabe
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY 279 ( 50 ) 52376 - 52381 2004.12
-
Size-Selective Olefin Hydrogenation by a Pd Nanocluster Provided in an Apo-Ferritin Cage
Takafumi Ueno, Masako Suzuki, Toshiaki Goto, Tomoharu Matsumoto, Kuniaki Nagayama, Yoshihito Watanabe
Angewandte Chemie 116 ( 19 ) 2581 - 2584 2004.5
-
Takafumi Ueno, Masataka Ohashi, Masaharu Kono, Kazuyoshi Kondo, Atsuo Suzuki, Takashi Yamane, Yoshihito Watanabe
Inorganic Chemistry 43 ( 9 ) 2852 - 2858 2004.5
-
Copper binding to plant ozone-inducible proteins (OI2-2 and OI14-3) Reviewed
M Kamiya, Y Kumaki, K Nitta, T Ueno, Y Watanabe, K Yamada, T Matsumoto, K Hikichi, N Matsushima
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS 314 ( 3 ) 908 - 915 2004.2
-
Hybridization of modified-heme reconstitution and distal histidine mutation to functionalize sperm whale-myoglobin Reviewed
H Sato, T Hayashi, T Ando, Y Hisaeda, T Ueno, Y Watanabe
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 126 ( 2 ) 436 - 437 2004.1
-
Catalase Reaction by Myoglobin Mutants and Native Catalase Reviewed
S. Kato, T. Ueno, S. Fukuzumi, Y. Watanabe
J. Biol. Chem. 279 52376-52381 2004
-
Molecular engineering of cytochrome P450 and myoglobin for selective oxygenations Reviewed
T Ueno, T Ohki, Y Watanabe
JOURNAL OF PORPHYRINS AND PHTHALOCYANINES 8 ( 1-3 ) 279 - 289 2004
-
Size-selective olefin hydrogenation by a Pd nanocluster provided in an apo-ferritin cage Reviewed
T Ueno, M Suzuki, T Goto, T Matsumoto, K Nagayama, Y Watanabe
ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 43 ( 19 ) 2527 - 2530 2004
-
Molecular engineering of myoglobin: Influence of residue 68 on the rate and the enantioselectivity of oxidation reactions catalyzed by H64D/V68X myoglobin Reviewed
HJ Yang, T Matsui, S Ozaki, S Kato, T Ueno, GN Phillips, S Fukuzumi, Y Watanabe
BIOCHEMISTRY 42 ( 34 ) 10174 - 10181 2003.9
-
Introduction of P450, peroxidase, and catalase activities into myoglobin by site-directed mutagenesis: Diverse reactivities of compound I Reviewed
Y Watanabe, T Ueno
BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN 76 ( 7 ) 1309 - 1322 2003.7
-
Preparation of artificial metalloenzymes by insertion of chromium(III) Schiff base complexes into apomyoglobin mutants Reviewed
M Ohashi, T Koshiyama, T Ueno, M Yanase, H Fujii, Y Watanabe
ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 42 ( 9 ) 1005 - + 2003
-
Asymmetric sulfoxidation and amine binding by H64D/V68A and H64D/V68S Mb: Mechanistic insight into the chiral discrimination step Reviewed
S Kato, HJ Yang, T Ueno, S Ozaki, GN Phillips, S Fukuzumi, Y Watanabe
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 124 ( 29 ) 8506 - 8507 2002.7
-
Oxidative Modification of Tryptophan 43 in the Heme Vicinity of the F43W/H64L Myoglobin Mutant Reviewed
Isao Hara, Takafumi Ueno, Shin-Ichi Ozaki, Shinobu Itoh, Keonil Lee, Norikazu Ueyama, Yoshihito Watanabe
Journal of Biological Chemistry 276 ( 39 ) 36067 - 36070 2001.9
-
Role of the invariant peptide fragment forming NH center dot center dot center dot S hydrogen bonds in the active site of cytochrome P-450 and chloroperoxidase: Synthesis and properties of Cys-containing peptide Fe(III) and Ga(III) (octaethylporphinato) complexes as models Reviewed
T Ueno, N Nishikawa, S Moriyama, S Adachi, K Lee, T Okamura, N Ueyama, A Nakamura
INORGANIC CHEMISTRY 38 ( 6 ) 1199 - 1210 1999.3
-
pKa shift by NH center dot center dot center dot S hydrogen bond in the hair-pin turn structure of Cys-containing oligopeptides Reviewed
N Ueyama, S Moriyama, T Ueno, A Nakamura
PEPTIDE SCIENCE - PRESENT AND FUTURE 288 - 290 1999
-
Ueyama N, Inohara M, Onoda A, Ueno T, Okamura T.-A, Nakamura A
Inorganic Chemistry 38 ( 18 ) 4028 - 4031 1999
-
Role of alpha-helix conformation cooperating with NH center dot center dot center dot S hydrogen bond in the active site of cytochrome P-450 and chloroperoxidase: Synthesis and properties of [M-III(OEP)(Cys-helical peptide)] (M = Fe and Ga) Reviewed
T Ueno, Y Kousumi, K Yoshizawa-Kumagaye, K Nakajima, N Ueyama, T Okamura, A Nakamura
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 120 ( 47 ) 12264 - 12273 1998.12
-
Regulation of electrochemical properties of Fe(II) and Fe(III) thiolate complexes by hydrogen bonding with diamide additive Reviewed
H Zaima, T Unryuu, Y Kousumi, T Ueno, T Okamura, N Ueyama, A Nakamura
REACTIVE & FUNCTIONAL POLYMERS 37 ( 1-3 ) 225 - 233 1998.6
-
Cooperative redox regulation of [4Fe-4S] ferredoxin model arenethiolate complexes by NH· · ·S hydrogen bonds and an aromatic C-H···S interaction Reviewed
Takafumi Ueno, Masahiro Inohara, Norikazu Ueyama, Akira Nakamura
Bulletin of the Chemical Society of Japan 70 ( 5 ) 1077 - 1083 1997
-
Stabilization of [4Fe-4S] ferredoxin model complex by a combination of hydrophobic cholyl group and the specific NH center dot center dot center dot S hydrogen bond in aqueous micellar solution Reviewed
N Ueyama, M Inohara, T Ueno, T Okamura, A Nakamura
POLYMER JOURNAL 29 ( 11 ) 949 - 951 1997
-
Redox behaviour of 4Fe-4S ferredoxin model arenethiolate complexes involving specific NH center dot center dot center dot S hydrogen bonds assisted by a neighbouring phenyl group Reviewed
T Ueno, N Ueyama, A Nakamura
JOURNAL OF THE CHEMICAL SOCIETY-DALTON TRANSACTIONS ( 19 ) 3859 - 3863 1996.10
-
F-19 NMR INVESTIGATIONS OF COBALT(II) COMPLEXES WITH CYSTEINE-CONTAINING PEPTIDE LIGANDS Reviewed
WY SUN, T UENO, N UEYAMA, A NAKAMURA
MAGNETIC RESONANCE IN CHEMISTRY 33 ( 3 ) 174 - 177 1995.3
Books
-
光エネルギー変換における分子触媒の新展開 : 天然光合成を凌駕する反応系の構築を目指して
日本化学会（ Role： Contributorタンパク質結晶を利用した分子・ナノ粒子触媒）
化学同人 2020.9 （ ISBN:9784759813982 ）
-
フロンティア機能高分子金属錯体
西原, 寛, 山元, 公寿, 秋根, 茂久, 安部, 聡, 伊津野, 真一, 今岡, 享稔, 上野, 隆史, 植村, 卓史, 大竹, 研一, 大坪, 主弥, 小坂田, 耕太郎, 小野田, 晃, 小柳津, 研一, 川上, 浩良, 神戸, 徹也, 北川, 宏, 君塚, 信夫, 葛目, 陽義, 小松, 晃之, 中, 建介, 長谷川, 翔大, 林, 高史, 樋口, 昌芳, 古川, 修平（ Role： Contributor人工金属酵素による機能創成）
三共出版 2020.6 （ ISBN:9784782707913 ）
-
生命機能に迫る分子化学 : 生命分子を真似る、飾る、超える
日本化学会（ Role： Contributor人工金属酵素の次世代設計）
化学同人 2018.8 （ ISBN:9784759813906 ）
-
フロンティア生物無機化学
伊東, 忍, 青野, 重利, 林, 高史, 増田, 秀樹（ Role： Contributor金属錯体による細胞機能制御）
三共出版 2016.12 （ ISBN:9784782707562 ）
-
ナノ空間材料の創製と応用 (フロンティアテクノシリーズ)
有賀, 克彦（ Role： Contributor蛋白質が提供するナノ空間）
フロンティア出版 2009.11 （ ISBN:4902410176 ）
-
配位空間の化学―最新技術と応用― (CMC books)
北川, 進（ Role： Contributor蛋白質空間錯体Hybridy）
シーエムシー 2009.10 （ ISBN:4781301355 ）
-
超分子金属錯体
藤田, 誠, 塩谷, 光彦, 安部, 聡（ Role： Contributor超分子タンパク質内部空間の金属イオン集積）
三共出版 2009.10 （ ISBN:9784782706084 ）
-
タンパク質結晶の新展開 : 新しい育成技術から構造解析・応用研究へ
高野, 和文（ Role： Contributor架橋化蛋白質結晶の不均一触媒への展開）
シーエムシー出版 2008.5 （ ISBN:9784781300245 ）
-
バイオナノプロセス : 溶液中でナノ構造を作るウェット・ナノテクノロジーの薦め
山下, 一郎, 芝, 清隆（ Role： Contributorナノ構造蛋白質の内部空間利用）
シーエムシー出版 2008.3 （ ISBN:9784882319955 ）
MISC
-
はたらく分子マシン(第7回)分子サイズの小さな針
上野隆史
現代化学 601 52 - 55 2021.4
-
Development of Bio-Hybrid Materials by Design of Supramolecular Protein Assemblies Reviewed
Satoshi Abe, Takafumi Ueno
Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan 75 ( 12 ) 1264 - 1273 2017
-
庄剛矢, 兵藤文紀, 立花葉子, 上野隆史
錯体化学会討論会講演要旨集 66th 221 2016.8
-
超分子タンパク質を用いて金属の反応を操る : 最新の人工金属タンパク質研究が拓く新しい世界
安部 聡, 稲葉 央, 上野 隆史
化学 = Chemistry 70 ( 8 ) 41 - 46 2015.8
-
Design of Protein Crystals toward Development of Solid Biomaterials
安部 聡, 上野 隆史
化學工業 66 ( 4 ) 264 - 272 2015.4
-
X線結晶構造解析が解き明かすーカゴタンパク質のガス放出
藤田健太上野隆史
日本アイソトープ協会"ISOTOPE NEWS" 64 2 - 6 2015.3
-
Modulation of Cellular Functions by Protein Needles
INABA Hiroshi, UENO Takafumi
Seibutsu Butsuri 55 ( 2 ) 89 - 91 2015
-
Designing protein materials for nanomedicine
Takafumi Ueno
Transactions of Japanese Society for Medical and Biological Engineering 52 ( 0 ) 37 - SY-38 2014.8
-
Solid Artificial Metalloenzymes by Post-Engineering of Porous Protein Crystals
T. Ueno, S. Abe, H. Tabe
JOURNAL OF BIOLOGICAL INORGANIC CHEMISTRY 19 S161 - S161 2014.3
-
Preface
Takafumi Ueno, Yoshihito Watanabe
Coordination Chemistry in Protein Cages: Principles, Design, and Applications xv - xvi 2013.4
-
Coordination Chemistry in Protein Cages: Principles, Design, and Applications
Takafumi Ueno, Yoshihito Watanabe
Coordination Chemistry in Protein Cages: Principles, Design, and Applications 2013.4
-
Molecular Design of Protein Crystals as a Reaction Vessels for Observation of Chemical Reactions
ABE Satoshi, UENO Takafumi
Nihon Kessho Gakkaishi 55 ( 1 ) 81 - 85 2013.2
-
Palladium, Coordination of Organometallic Complexes in Apoferritin Invited Reviewed
Takafumi Ueno, Satoshi Abe
Encyclopedia of Metalloproteins 1641 - 1648 2013
-
Reaction monitoring of nanoparticle formation in protein crystals containing metal ions
上野 隆史
旭硝子財団助成研究成果報告 1 - 4 2012
-
蛋白質結晶内部での化学反応観察
安部 聡, 上野 隆史
日本結晶学会誌 54 ( 0 ) s13 - s13 2012
-
Porous Protein Crystals Designed for Metal Complexes
UENO Takafumi
高分子 60 ( 6 ) 399 - 400 2011.6
-
Rh-catalyzed polymerization in bionano cavity of apo-ferritin
Zhuofeng Ke, Keiji Morokuma, Takafumi Ueno, Satoshi Abe
ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 241 2011.3
-
巨大タンパク質を舞台とする触媒化学
上野 隆史
現代化学 ( 467 ) 54 - 59 2010.2
-
蛋白質集合体のナノ空間を利用した化学反応制御
上野 隆史
Drug delivery system 24 ( 3 ) 259 - 259 2009.6
-
27aPS-98 Photo-induced charge transfer in porous protein crystals
Shirai M, Koshiyama T, Ueno T, Kitagawa S, Tanaka K
Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan 64 ( 0 ) 668 - 668 2009
-
1S1-5 Structural insight for accumulation process of metal ions on a protein assembly(1S1 Biophysics of Transition Metals: Challenges of Young Researchers,The 46th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan)
Ueno Takafumi
Seibutsu Butsuri 48 ( 0 ) S1 2008
-
Polymerization catalyzed by a rhodium/ferritin composite
Takafumi Ueno, Satoshi Abe, Masako Suzuki, Kunio Hirata, Nobutaka Suzuki, Masaki Takata, Yoshihito Watanabe
Polymer Preprints, Japan 55 ( 1 ) 1798 2006.10
-
Structure-Function Relationship of the Heme Oxygenase
Masaki Unno, Takafumi Ueno, Norihiko Yokoi, Toshitaka, Matsui, Tomoe Kawanami, Mari Iwasaki, Shusuke Kusama, Yoshihito Watanabe, Masao Ikeda-Saito
Photon Factory Activity Report 24 ( B ) 230 2006
-
金属酵素の設計に挑む Invited
渡辺芳人, 上野隆史
チャンピオンレコードを持つ金属錯体最前線（山下正廣、北川進 編）化学同人 72-81 2006
-
Size-selective olefin hydrogenation by a Pd nanocluster in the apo-ferritin cage.
M Suzuki, T Ueno, T Goto, T Matsumoto, K Nagayama, Y Watanabe
ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 229 U1007 - U1007 2005.3
-
Molecular design of M(III)(Schiff-Base)??apo-myoglobin (M=Mn and Cr) based on their crystal structures.
T Koshiyama, T Ueno, M Ohashi, K Kondo, M Kono, A Suzuki, T Yamane, Y Watanabe
ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 229 U1047 - U1047 2005.3
-
Crystal structure and reactivity of the Fe(III) Schiff-base complex in the heme oxygenase active site.
N Yokoi, T Ueno, M Unno, T Matsui, M Ikeda-Saito, Y Watanabe
ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 229 U1005 - U1006 2005.3
-
Size Selective Olefin Hydrogenation by a Pd Nanocluster Provided in the Apo-Ferritin Cage
Angew. Chem. Int. Ed. 42 1005 - 1008 2004
-
Construction of artificial metalloenzymes: Insertion of chromium(III) schiff base complexes into apo-myoglobin
T Ueno, T Koshiyama, M Ohashi, M Kono, T Yamane, Y Watanabe
JOURNAL OF INORGANIC BIOCHEMISTRY 96 ( 1 ) 243 - 243 2003.7
-
Molecular mechanism of the catalase reaction studied by myoglobin mutants
Y Watanabe, T Ueno, S Fukuzumi, S Kato
JOURNAL OF INORGANIC BIOCHEMISTRY 96 ( 1 ) 51 - 51 2003.7
-
1L1430 Copper-binding to stress-inducible proteins from plants
Kamiya M, Nitta K, Ueno T, Watanabe Y, Yamada K, Matsushima N
Seibutsu Butsuri 42 ( 2 ) S70 2002
-
Application of Combinatorial Chemistry for R & TD of Heterogeneous Catalysts
UENO Takafumi, KOYASU Yukio
42 ( 4 ) 268 - 271 2000.6
-
Syntheses and properties of cytochrome P-450 model complexes with helical cysteine-containing peptide.
T Ueno, N Nishikawa, S Moriyama, N Ueyama, A Nakamura
ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 213 532 - INOR 1997.4
Industrial property rights
-
ＭＨＣ分子に適合する病原微生物由来のペプチドが担持された複合蛋白質単量体、当該単量体の会合体、及び当該会合体を有効成分とするコンポーネントワクチン、並びに、免疫後の生理活性物質の分泌に関する情報の取得方法
上野 隆史, Nguyen Dan Que
-
タンパク質結晶材料の製造
上野 隆史, 安部 聡, 小島 摩利子, 田中 潤子
-
タンパク質結晶の製造方法及び結晶構造解析方法
上野 隆史, 安部 聡, 小島 摩利子
-
ウイルスの非構造タンパク質が担持された複合タンパク質単量体、当該単量体の会合体、及び、当該会合体を有効成分とする、コンポーネントワクチン
上野 隆史, Nguyen Dan Que
-
タンパク質固体材料の製造
上野 隆史, 安部 聡, 小島 摩利子
-
タンパク質固体材料の製造
上野 隆史, 安部 聡, Tien Khanh Nguyen
-
融合タンパク質及びその使用
上野 隆史, 亀山 志織
-
上野 隆史, 安部 聡, 笠松 誠
-
田中 良和, 松野 明日香, 北村 朗, 金城 政孝, 姚 閔, 上野 隆史, 安部 聡
-
標的タンパク質の細胞内導入剤、核酸及び標的タンパク質の細胞内導入方法
上野 隆史, 稲葉 央, 深井 俊宏, 有坂 文雄, 金丸 周司
-
標的タンパク質の細胞内導入剤及び標的タンパク質の細胞内導入方法
上野 隆史, 稲葉 央, 深井 俊宏, 有坂 文雄, 金丸 周司
-
多角体−標的分子複合体の製造方法、多角体−標的分子複合体、タンパク質及び核酸
上野 隆史, 田部 博康, 藤田 健太
-
上野 隆史, 安部 聡, 北川 進
-
小松 さと子, 福田 裕章, 渡辺 芳人, 上野 隆史, 安部 聡
-
上野 隆史, 渡辺 芳人, 鈴木 理子, 安部 聡, 安部 瑞恵, 平田 邦生, 山本 雅貴, 高田 昌樹
-
渡辺 芳人, 上野 隆史, 大橋 雅卓, 越山 友美, 横井 紀彦
-
渡辺 芳人, 上野 隆史, 安部 聡
-
岩倉 具敦, 上野 隆史
-
岩倉 具敦, 上野 隆史
-
岩倉 具敦, 上野 隆史
-
複合ポリペプチド単量体、細胞浸透機能を有する当該複合ポリペプチドの単量体の会合体、及び、当該会合体を有効成分とする皮下、皮内、経皮又は筋肉内投与用ノロウイスルコンポーネントワクチン
上野 隆史, 吉川 健吾, 真野 恵
Works
-
蛋白質超分子ナノチューブを利用した機能分子の創成
2006
-
蛋白質結晶を用いた多細孔材料の創成
2006
Research Projects
-
複合タンパク質結晶による人工光合成システムの構築
Grant number：22KF0138 2023.3 - 2024.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
上野 隆史, PAN TIEZHENG
Grant amount：\2200000 （ Direct Cost: \2200000 ）
外来酵素としてのFDHのPhCへの組込みと最適化を行なった。具体的には、野生型Bombyx mori CPV多面体モノマー（PhM）を、連結した中空スペースを形成する残基欠損変異体へと工学的に変換した。PhCの多孔性ネットワークを拡張することによって高い外来分子内包化能を実現しました。次に、カプセル化のためのシグナルタグとして、PhMのN末端の30残基からなるヘリックスであるH1に、外来酵素FDHを融合させた。最後に、PhMとH1-FDHを大腸菌で共発現・共結晶化し、H1-FDHを含む多面体変異体結晶を形成した。その結果、ハイブリッドタンパク質結晶の工学的作製が可能となり、天然のFDHと有機光増感剤エオシンYの両方をカプセル化することに成功し、人工光合成用のハイブリッド固体触媒を実現した。この細胞内共晶化により、FDHの精製も容易となり、固定化後も遊離酵素と比較して高い
触媒活性を維持することができました。また、PhCsの多孔質構造により、エオシンYに浸漬することで、カスケード反応による人工光合成活性を付与することが実現した。 -
XFEL-SFXによる化学反応解明を目指した「反応追跡結晶」の構築
Grant number：22H00347 2022.4 - 2026.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A)
上野 隆史, 庄司 光男, 南後 恵理子
Grant amount：\42250000 （ Direct Cost: \32500000 、 Indirect Cost：\9750000 ）
-
複合タンパク質結晶による人工光合成システムの構築
Grant number：21F51326 2021.11 - 2024.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
上野 隆史, PAN TIEZHENG
Grant amount：\2200000 （ Direct Cost: \2200000 ）
本研究の目的は、ハイブリッド型タンパク質結晶を用いた酵素結合型人工光合成システムの開発である。標的酵素となるformate dehydrogenase (FDH）と二元性Rh系光増感剤を多面体結晶（PhC）に内包し、光誘起電子移動とCO2からギ酸への変換のカスケードプロセスを促進させることである。そこで、酵素 FDH のタンパク質結晶への in vivo 内包化をおこなった。当初の計画に従い、 FDHへ結晶内包促進ようのタグフラグメントを融合することによって、多角体への目的のタンパク質の内包に成功した。反応の初期スクリーニングからは、予想通りに内包したタンパク質の機能が多角体結晶内でも保持されていることがわかった。従って、次の金属錯体内包複合化のための準備は整ったと考えられる。
-
複合タンパク質結晶による人工光合成システムの構築
Grant number：21F21326 2021.9 - 2024.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
上野 隆史, PAN TIEZHENG
Grant amount：\2200000 （ Direct Cost: \2200000 ）
-
In-cell protein crystallization for structure analysis
Grant number：20K21244 2020.7 - 2022.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Takafumi Ueno
Grant amount：\6500000 （ Direct Cost: \5000000 、 Indirect Cost：\1500000 ）
The determination of high-resolution protein structures has attracted attention in various fields, from life science to pharmaceutical applications. However, the purification of proteins remains a major common problem that has not yet been solved. In this study, we attempted to realize high-resolution structure determination of target proteins by intracellular crystallization of porous protein crystals fused with target proteins with pores of several nm in diameter. Target protein-fused porous protein crystals were synthesized in living cells. By fusing the target protein to a specific site of the template crystalline protein, the structure was determined by using the microcrystal beamline of a large synchrotron facility.
-
In-cell syntheisi of protein crystal materials
Grant number：19H02830 2019.4 - 2022.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Ueno Takafumi
Grant amount：\17420000 （ Direct Cost: \13400000 、 Indirect Cost：\4020000 ）
Understanding the crystallization mechanism is essential to identifying the interactions between the protein monomers that make up the crystals. Based on a comparison of crystal structures of different species of polyhedra, the applicant considered that some regions are involved in the internalization of polyhedral viruses but not in the interactions that are essential for crystallization. Polyhedra crystals were genetically engineered with deletions ranging from 8 to 50 residues per monomer.
-
バクテリオファージに学ぶ発動分子システムの創成
Grant number：18H05421 2018.6 - 2023.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
上野 隆史, 金丸 周司
Grant amount：\72930000 （ Direct Cost: \56100000 、 Indirect Cost：\16830000 ）
生命環境では、様々なタンパク質が特異な集合構造を形成し、自発的に機動する分子機関を構築されている。本研究では、代表者が開発した、T4ファージ由来の全長15nmのタンパク質針を基盤とし、新しい分子機関の合成をめざした。具体的には、分子機関としてのタンパク質針精密設計として、タンパク質針の結晶構造やHSAFMの実験結果と分子動力学計算を元に、分子機関としての機能を精密に制御したタンパク質針を構築し、タンパク質針をユニットとしてタンパク質針を階層的に集積し、アクティブマターとしての新しい機能の発現を目指した。高速AFMの実験結果を数理モデルを用いた解析により理解することによって、理論計算のモデルを構築し新たな集合体形成のメカニズム解明へとつなげることができた。さらに、これらの結果を踏まえ、タンパク質針の集団運動の制御に向けた精密分子設計の指針ができた。
-
発動分子科学：エネルギー変換が拓く自律的機能の設計（総括）
Grant number：18H05418 2018.6 - 2023.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
金原 数, 上野 隆史
Grant amount：\105170000 （ Direct Cost: \80900000 、 Indirect Cost：\24270000 ）
（1）領域の研究成果報告と今後の研究連携推進のための領域会議を2021年5月と2021年11-12月にオンライン形式で実施した。（2）昨年度に引き続き，産官学連携活動（ME-Innov）として，領域の研究内容の相互に理解し，今後の連携活動を円滑に推進することを目的として，複数の企業研究者と領域参加メンバーによるセミナーおよび意見交換会を実施した。発動分子科学の将来的な長期展望を決めるための情報収集を行った。（3）昨年度に引き続き，関連分野の最新動向と，共同研究，連携研究推進のための情報を得ることを目的として，各分野で活躍する研究者を講師とした発動分子科学セミナーを実施した。（4）昨年度に引き続き，関連学会におけるシンポジウムや研究会を主催・共催し，領域活動の周知につとめた。（5）領域メンバーの自由闊達な意見交換の場として，毎週定時にオンラインで開催する「発動分子懇談会」を開始した。（6）SNSおよび領域ホームページを通じて領域の活動状況と研究成果の公開を行った。（7）研究成果公開ための取り組みとして公開シンポジウムを開催し，優れた発表を行った若手研究者に対しポスター賞を授与した。（8）異分野研究連携への取り組みとして，新学術領域「ソフトロボット学」との共催シンポジウムを2022年2月に，学術変革領域研究「分子サイバネティクス」との共催ワークショップを2022年3月に開催した。今後も研究連携を強めていくこととした。（9）発動分子科学の国際的な認知を広めるため，オンラインでの国際ワークショップを2022年2月に開催した。本領域の研究内容に関する周知活動を行うと共に将来的な国際的研究連携の進め方について意見交換を行った。
-
Structure characterization of beta-Amyloid oligomer in protein cage
Grant number：18K19143 2018.6 - 2020.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Unoe Takafumi
Grant amount：\6240000 （ Direct Cost: \4800000 、 Indirect Cost：\1440000 ）
The formation process of amyloid fibers holds the key to the onset of Alzheimer's disease. It has been reported that Ab oligomers consisting of a small number of amyloid-beta peptide monomers (Ab) have higher toxicity than Ab fiber. In this study, we established a method for isolating an Ab-oligomer by using encapsulation in a protein cage.
-
多孔性蛋白質結晶内の異方的な金属配位設計と機能化
Grant number：17H05358 2017.4 - 2019.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
上野 隆史
Grant amount：\5200000 （ Direct Cost: \4000000 、 Indirect Cost：\1200000 ）
本申請では、蛋白質の持つ異方的な配位場と、蛋白質結晶の材料としての特性に着目し、「多孔性蛋白質結晶内の金属錯体機能制御」を目指す。具体的には、(1)多孔性蛋白質結晶への金属配位場設計、(2) 金属配位による蛋白質結晶内細孔の機能化から、(3) 蛋白質結晶内細孔の動的複合機能制御を達成する。申請者がこれまで進めてきた金属化合物と蛋白質結晶の複合化技術を基軸に（JSTさきがけ研究、最先端・次世代研究開発支援プログラム）、蛋白質結晶を金属錯体の新しい反応場として利用する試みは、従来の生物無機化学や錯体化学の可能性を拡げる新しい配位制御技術としても、バイオから材料化学まで分野を超えたインパクトを与えると考える。本研究では、細胞内で自発的に極めて安定な結晶を形成する「多角体」の蛋白質結晶を用いて金属配位による機能化を進めた。特に、今年度は細胞内で形成された多孔性蛋白質結晶へ、細胞内で直接金属イオンと反応させることによる金属配位を達成し、金属錯体の集積可能な反応場を確認した。
-
In cell synthesis of multy-layer protein crystals
Grant number：16H04177 2016.4 - 2019.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Ueno Takafumi
Grant amount：\17810000 （ Direct Cost: \13700000 、 Indirect Cost：\4110000 ）
In recent years, biotechnological applications in which a molecular assembly consisting of proteins is used as a template for biofunctional materials are expected. In this study, we focused on the functionalization of protein crystals, which is attracting attention for use as a solid material, and achieved the construction of a precise multilayer structure that was considered difficult even with conventional artificial porous materials. In particular, we focused on the protein "polyhedra" derived from insect viruses that form crystals with the intracellular crystallization reaction and established a new biofunctional material synthesis with the precise multi-layer accumulation of foreign proteins in the polyhedron crystals.
-
T4ファージ由来蛋白質針による生体膜透過の動的秩序機構
Grant number：16H00755 2016.4 - 2018.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
上野 隆史
Grant amount：\6370000 （ Direct Cost: \4900000 、 Indirect Cost：\1470000 ）
近年、多くのファージや、分泌系では、効率的な膜輸送反応に針状蛋白質を利用していることが明らかとなり、その応用利用が注目されている。そこで、本研究では、バクテリオファージT4の部品蛋白質から合成した蛋白質針の自発的な細胞膜透過能に着目し、そのメカニズムの解明を目指した。具体的には、H20-H22年度基盤研究(B)「ウイルス部品蛋白質からなるナノチューブ構造体の分子設計と機能化」と、H26-H27年度新学術領域研究「動的秩序」「人工分子針の細胞膜貫通制御」により見出した蛋白質針の細胞膜透過現象をもとに、以下に示す三種類の実験を組み合わせた領域内外の融合研究により、蛋白質針の膜透過機能の解明を達成した。(1)高速AFM観察：研究の要となる高速AFM測定では、マイカ基板上へ吸着した人工蛋白質針を脂質二分子膜の端へ相互作用させることによって、膜貫通プロセスを二次元的な運動として1分子観察した。(2) MD計算：高速AFM解析によって得られた蛋白質針と脂質膜との接触角、接触保持時間、挿入速度をパラメーター化し、それらの構造情報をもとに、MD計算を進めた。(3)電気生理学測定：液滴接触法による脂質二分子膜作成から、迅速測定系を構築し、脂質膜透過と膜間電位差の関係を明らかとした。さらに、針先構造や表面電荷の異なる蛋白質針の合成を行い、上記の実験による膜透過能の比較から、膜透過メカニズムの全容を解明した。
-
In cell protein crystallization for structure analysis
Grant number：16K13095 2016.4 - 2018.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
Ueno Takafumi
Grant amount：\3510000 （ Direct Cost: \2700000 、 Indirect Cost：\810000 ）
Due to the remarkable progress of X-ray crystal structure analysis, structure determination from micro protien crystals has been reported. These results are dramatically changing the common sense of protien crystallization which requires a long time, a large quantity and high quality of protein samples. One challenge using this technique is to determine protien structures with microcrystals formed spontaneously in cells. Natural systems utilize intracellular crystallization reactions for purification and storage of protein synthesized in vivo. In this study, we succeeded in the creation of protein crystals with pore spaces as intracellular templates as an innovative crystallization method for rapid crystal structure analysis. In addition, we succeeded in accumulating the target protein simultaneously produced in the crystal.
-
細胞内の自発的超分子構築を駆動する分子針の開発
Grant number：15H00805 2015.4 - 2017.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
上野 隆史
Grant amount：\7280000 （ Direct Cost: \5600000 、 Indirect Cost：\1680000 ）
近年、外来タンパク質を細胞内へ輸送するための様々な分子システムが研究されている。高分子への内包、シグナルペプチドの修飾、エレクトロポレーション等による従来の細胞内蛋白質輸送は、その輸送効率の低さと不均一性、細胞毒性、蛋白質変成等の問題から、単一分子で機能する蛋白質の輸送に限られていた。本手法では、分子針が六量体から形成されている特徴を活かし、分子針当たり6個の蛋白質の輸送により、単量体の高い細胞内局所濃度の維持が可能となる。本研究では、バクテリオファージT4の有する大腸菌外膜透過タンパク質を基盤とする人工細胞膜貫通タンパク質針 (Protein Needle, PN)の輸送タンパク質としての利用に着目した。これまでsfGFPとPNを遺伝子工学的に融合させた複合体を用いて、細胞内へのGFP輸送に成功している。本研究では、PNにより細胞内へ導入した外来タンパク質の機能を発現させる新たな系の構築を目的とした。そこで特異的な遺伝子配列を認識し、その組み換え反応を触媒する酵素Cre recombinase (Cre)を外来タンパク質としてPNに融合した。PNとCreを結ぶリンカー部位に細胞内在性の加水分解酵素であるFurinにより切断されるフラグメントを導入し、効率的なCreのPNからの解離と機能発現を実証した。
-
Hybrid protein needle for controlling model animal functions
Grant number：26560433 2014.4 - 2016.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
UENO Takafumi, SUZUKI Takashi
Grant amount：\3640000 （ Direct Cost: \2800000 、 Indirect Cost：\840000 ）
This research shows that (1) protein assemblies have advantages as CO releasing molecules, (2) protein needle with optimized surface charge can accumulate on brain of larva. The future challenges, which should be addressed, are (1) ROS and NO assay of eye disc, (2) the ROS imaging, (3) assay for expression of HO and NOS, and (4) inhibitory assay of sGC activation by CO.
-
人工分子針の細胞膜貫通制御
Grant number：26102513 2014.4 - 2016.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
上野 隆史
Grant amount：\7020000 （ Direct Cost: \5400000 、 Indirect Cost：\1620000 ）
成果1：バクテリオファージT4から再構築された三本鎖βヘリックス針蛋白質の細胞膜貫通反応細胞は細胞膜によって外界から隔てられており、ウイルスのような天然の分子機械は、高効率かつ直接的に細胞膜を透過する。T4ファージは、gp5と呼ばれる三重鎖βヘリックス針蛋白質を用いて大腸菌の外膜に穴を開ける。近年他のファージの尾部にもβヘリックスが確認されており（図4）、細胞膜貫通反応に重要な役割を果たすと推定されているものの、実験的に細胞への取り込みを解析した例はなかった。本研究では、βヘリックスからなる人工蛋白質針β-PNが（1）エンドサイトーシスを経ない直接的な機構で赤血球に取り込まれること、（2）その取り込みに表面電荷が寄与していることを見出した。この結果は、βヘリックスの細胞膜透過反応を実験的に示した初めての例である。β-PNは細胞内分子輸送に応用可能であり、既にβ-PNによる外来物質の細胞内輸送を実現にも成功した。さらにHSAFMなどによる詳細な解析から、一分子レベルで膜透過メカニズムの検証に成功した
成果2：金属―蛋白質針複合体を用いた効率的な細胞内一酸化炭素輸送によるNF-κB活性化
一酸化炭素（CO）は細胞保護作用、抗炎症作用等を担うシグナル分子として機能することが報告されている。細胞内にCOを輸送するために、主に金属カルボニルからなるCO輸送分子（CORM）が用いられてきた。しかしながら、細胞内への取り込み効率の低さ、安定性の低さ等が問題視されており、COを用いたシグナル伝達制御のために、より効率的な細胞内輸送法の確立が求められている。本研究では、β-PN-Ru(CO)2複合体を用いた細胞内へのCO輸送法を確立し、転写因子であるnuclear factor-kappaB（NF-κB）の活性化に成功した。 -
ナノ金クラスターの三次元精密集積による蛋白質ケージ触媒の開発
Grant number：13F03343 2013.4 - 2016.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
上野 隆史, MAITY BASUDEV, MAITY Basudev
Grant amount：\2300000 （ Direct Cost: \2300000 ）
本研究では、蛋白質ケージを複数の金属錯体の反応場として利用し、タンデム反応を触媒する人工金属酵素を創製した。天然では、巨大な蛋白質ケージの孤立空間に複数種類の酵素が内包されることにより、基質や反応中間体の移動が制限され、逐次的な酵素反応を効率よく進行する。しかしながら、多段階反応を促進する蛋白質集合体の反応場としての理解はほとんど進んでいない。その理由は、異なる触媒中心を精密に配置する手法が確立されていないためである。我々はこれまで、蛋白質のケージ空間が金属触媒の反応場として極めて有効であることを示してきた。そこで、本研究では、ケージ状蛋白質フェリチン内部のアミノ酸置換により、異なる種類の金属化合物の数と三次元配置を精密に制御し、タンデム反応を触媒する人工金属酵素を創製することを目的とした。本手法により開発する人工金属酵素は、高難度物質変換を可能にする新しい反応場を提供するものと確信する。本研究では、金属触媒の三次元配置を精密に制御する反応場として、ケージ状蛋白質であるフェリチンを用い、以下について検証した。
（１）フェリチンケージへの異種金属錯体固定化によるタンデム反応触媒の開発： 水素化反応触媒であるIrCp*錯体と鈴木カップリング触媒であるPd(allyl)錯体をフェリチン内部に固定化する。複合体のX線結晶構造解析とアミノ酸置換によるIrとPd錯体の精密配置により水素化、鈴木カップリングのタンデム反応活性と選択性を最適化した。
（２）フェリチンケージへの金属集積反応の追跡を結晶構造解析によって達成した。 -
細胞機能制御を指向したガス吸着蛋白質材料の開発
Grant number：23350080 2011
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
上野 隆史
Grant amount：\8710000 （ Direct Cost: \6700000 、 Indirect Cost：\2010000 ）
-
固体バイオ細孔をテンプレートとする磁性材料合成
Grant number：22655054 2010
日本学術振興会 科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
上野 隆史
Grant amount：\2900000 （ Direct Cost: \2900000 ）
本申請では、蛋白質結晶によって形成される細孔表面をアミノ酸側鎖が規則正しく配列した特異な反応場と考え、この細孔表面への精密な金属イオン集積を利用した磁性材料合成法の確立を目的とする。特に、蛋白質単結晶X線構造解析によって金属イオン集積構造を決定し、その構造を基軸に、結晶系や反応条件の違いによって細孔空間への精密な金属イオン配置を原子レベルで実現し、機能創出につなげる。それらの条件を満たす蛋白質としてリゾチームを用い、異なる結晶化条件によって作成した3種類のリゾチーム結晶CoPt磁性ナノ粒子の作成を行った。正方晶、斜方晶、単斜晶の架橋化結晶(CL-HEWL)へ、Co、Ptイオンを集積させ、その後NaBHで還元することにより、CoPt粒子を作成した。次に、SQUIDを用いてこれらCoPt・CL-HEWLsの磁化測定を行った。5Kの低温においていずれの結晶を用いた場合でもヒステリシスをともなった強磁性挙動を示すことがわかった。その磁性ナノ粒子の磁気物性の1つである保磁力が3つの結晶系によって異なり、斜方晶で最も大きい値を示すことがわかった。リゾチームを含むバッファー溶液中で同様にCoPt粒子を作成してもこのような大きな保磁力は生じない。また、従来の球状やチューブ状蛋白質内部や外部表面でのCoPtナノ粒子の保磁力に比べても大きな値となり、蛋白質結晶の特異な細孔の空間効果によって、大きな保磁力が得られ、CoPtの磁気的性質が変化することが明らかとなった。従って、蛋白質結晶空間が金属材料の機能を制御する分子テンプレートとして有用であることが示された。
-
配位プログラミングを実現する蛋白質空間設計
Grant number：22108513 2010
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
上野 隆史
Grant amount：\5720000 （ Direct Cost: \4400000 、 Indirect Cost：\1320000 ）
本研究では、金属錯体反応場とみなしたメゾスケールの蛋白質孤立空間に、アミノ酸置換による配位構造のプログラミングを施し、金属錯体の機能を制御する手法を確立する。具体的には、かご型蛋白質フェリチンの直径8nmのメゾ空間へ精密に金属錯体を集積するために、アミノ酸置換を施し、その機能発現へつなげる。このような金属錯体の機能制御法は、既存の合成分子によるナノ空間では困難であったが、かご型蛋白質フェリチンを用いることにより初めて実現可能となり、メゾスケール空間を用いた新しい配位化学の創成に貢献すると確信する。
本年度はフェリチン内部空間の分子設計と金属イオンの一次元集積をおこなった。
(1)一次元鎖体形成へのフェリチン変異体作成フェリチン内部空間への配位プログラミングには変異体作成が重要な鍵を握る。これまでの研究から、フェリチン内部に取り込まれた金属錯体は内部の三回対称軸チャネルと集積サイトと呼ばれる、His,Asp,Glu,Cys等の配位性アミノ酸残基が多数存在する二ヶ所の結合領域に集積する事を明らかとしている。そこで、集積サイトを基盤とし、特定の部位へ、金属イオンへ高い結合性を持つヒスチジン(イミダゾール)の導入や、アスパラギン酸やグルタミン酸(-COOH)への置換による負電荷導入を行い、カドミウムイオンを7つ連結する事に成功した。 -
Molecular Design of Tube Proteins from Bacteriophage T4
Grant number：20350063 2008 - 2010
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
UENO Takafumi
Grant amount：\19630000 （ Direct Cost: \15100000 、 Indirect Cost：\4530000 ）
In nature, there are a large number of protein assemblies with well-defined and robust nanostructures. However, it remains still difficult to artificially prepare and functionalize such assemblies as nanomaterials. We have synthesized a bio-nanotube consisting of the tubular component proteins of bacteriophage T4 by designing its quaternary structure. The results suggest that the construction of protein assemblies from component proteins of biosupramolecules can be a potential approach for development of bionanomaterials.
-
蛋白質結晶を用いた多細孔材料の創成
Grant number：18655054 2006 - 2007
日本学術振興会 科学研究費助成事業 萌芽研究
上野 隆史
Grant amount：\3700000 （ Direct Cost: \3700000 ）
金属イオンと蛋白質の複合化によって誘起される化学反応は、金属酵素による触媒反応だけでなく、骨や歯等のバイオマテリアル創成の観点からも非常に興味深いターゲットである。蛋白質やペプチドを足場とした自発的な金属材料の形成はバイオミネラリゼーションと呼ばれ、高機能・低環境負荷・省エネルギー性の新しい機能性マテリアルの合成法として、近年非常に注目されており、ファージディスプレイ法等の分子生物学的手法を用いて、多くの金属材料へ高い親和性をもつペプチ・ドフラグメントも見いだされている。しかしながら、蛋白質への金属イオンの選択的集積過程や金属表面へのペプチド吸着過程を原子レベルで解明した例はない。本研究では、このような生体分子が関わる化学反応を原子レベルで直接観測する分子鋳型として、多孔性蛋白質結晶に着目した。例えば、卵白リゾチーム(HEWL)は、結晶内に20A程度の細孔を有する事が知られている。従来の多孔性材料との大きな違いは、蛋白質結晶の細孔が有機基で構成されていることに加えて、pHなどの外部刺激により、細孔表面のアミノ酸残基のコンホメーションが変化する点である。
つまり細孔形状とサイズの多様性に、アミノ酸側鎖による細孔表面の多彩な花学環境変化を組み合わせることによって、様々な化学反応を実現できる。本研究では、細孔内でのRhイオンの特定のアミノ酸残基への結合過程を単結晶X-線構造解析によって直接追跡した。 -
蛋白質超分子ナノチューブを利用した機能分子の創成
Grant number：18685019 2006 - 2007
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(A)
上野 隆史
Grant amount：\30550000 （ Direct Cost: \23500000 、 Indirect Cost：\7050000 ）
生体超分子としてよく知られているバクテリオファージT4は、様々な機能を有する50以上もの部品蛋白質から構成されている。これらの中にはカプセルやチューブといった化学的にも非常に魅力的かつ合成困難な構造体も含まれている。我々はべ一スプレート部位に存在するgene product 27-gene product 5(gp27-gp5)三量体に着目した。この複合体の本来の機能は、大腸菌表面へつきささる針の役割であり、構造と機能が全く異なる蛋白質のヘテロ集合によって特懲的なカップ構造とチューブ構造を有する。本研究では、様々なアプローチによる、このヘテロ集合体への化学機能付与を行った。まずは、gp5ナノチェーブのC末端に金属イオンへの親和性が高いヒスチジンタグを導入し、金イオンと混合後、還元する事によって自己集積的にテトラポッド構造体が形成される事を明らかとした。さらに、gp27によって形成されるカップ空間にシステインを導入し、ヘムを化学修飾する事によって人工酵素を構築した。また、gp27/gp5の集積反応を使って異分子の配列制御も達成する事ができた。
これらの結果は、部品蛋白質の化学基盤としての有用性を示したばかりでなく、自己集積反とくみ合わせる事によって、多彩な機能体を作成できる事を示している。 -
蛋白質ケージを用いた金属ナノ微粒子形成機構の解明
Grant number：17655076 2005
日本学術振興会 科学研究費助成事業 萌芽研究
上野 隆史, 中島 洋
Grant amount：\3400000 （ Direct Cost: \3400000 ）
近年、生体分子の内部空間を利用したナノ微粒子作成技術は、バイオセンサーや電子材料などへの応用が可能なことから、大きな注目を集めている。鉄貯蔵タンパク質であるフェリチンは、24量体からなる球状構造で、外径12nm、内径8nmの空間を有する。我々はこれまでに、フェリチンの内部空間を利用してPd微粒子を作成し、Pd微粒子を触媒としたオレフィン水素化反応を実現してきた。さらに、フェリチン内部に結合する金属イオンの総数によって粒子サイズが決定することが分かったが、金属微粒子の精密なサイズ制御を行うためには、フェリチン内部空間における金属イオン集積過程を詳細に解明する必要がある。そこで、様々な濃度のPdイオンを内部に結合させたフェリチンのX線結晶構造解析によるPdイオン集積過程解明を目指し、フェリチン内部表面にPdイオンが結合する初期段階での結合サイトの決定を試みた。
1μMのアポフェリチン溶液に、50当量のK_2PdCl_4水溶液を加え、30分室温で撹拌してPdイオンをフェリチン内部に集積させた。その後、G-200ゲル濾過カラムによりPdイオン集積フェリチンを精製し、結晶化を行った。Pdイオン集積フェリチンの結晶はCdイオン存在下でのみ得られた。従って、内部にPdイオン、Cdイオンの両者が集積している可能性が示唆された。そのため、異常分散効果を利用したX線結晶構造解析を行い、Pdイオン、Cdイオンの位置決定を試みた。その結果、1サブユニット当たり6か所、つまりフェリチン1分子あたり144か所のPd結合サイトを決定することに成功した。現在、これらの結果を投稿準備中である。 -
Structures and functions of reaction spaces constructed using metalloprotiens
Grant number：16074208 2004 - 2007
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
WATANABE Yoshihito, NAKAJIMA Hiroshi, UENO Takafumi
Grant amount：\59000000 （ Direct Cost: \59000000 ）
Last year, we have specified the amino acid residues responsible for capturing Pd2+ ions on the interior surface of ap-ferritin by X-ray crystal structural studies. In addition, we have examined the residues which ligate to Au3+ ions and found that some of the Au ion binding sites in apo-ferritin are different from those of Pd ions with different coordi-nation structures. On the basis of these observation, we have prepared two type of metal nano-clusters, i.e., alloy and core/shell as shown in Schem 1. In the co-reduction, Au and Pd ions coexist in the apo-ferritin cage. The number of each ion in the cage is regulated by the affinity of each ions to its specific amino acid residues. Consequently, the alloy nano-particle was composed of 133 Au atoms and 165 Pd atoms ((AuPd)・apo-ferritin). On the other hand, we have successfully prepared Au-core/Pd-shell([Au] (Pd)) and Pd-core/Au-shell ([Pd] (Au)) types of nano-particles composed of 201 Au atoms/305 Pd atoms and 169 Au atoms/65Pd atoms, respectively. Among those apo-ferritin composites, [Au] (Pd) apo-ferritin shows the highest catalytic activity for the hydrogenation of olefins.
In a separate experiment, we have examined a possible incorporation of organometallic compounds such as [Pd(allyl)C1]2 and [Rh(norbornadiene)C1]2 in apo-ferritin. The crystal structure of Pd(allyl)・apo-ferritin clearly shows that the allyl group ligates to Pd ion in apo-ferritin. -
蛋白質キャビティーを反応場とする新規錯体構築法と機能制御
Grant number：15036229 2003
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特定領域研究
上野 隆史
Grant amount：\2000000 （ Direct Cost: \2000000 ）
近年、超分子かご状化合物の内部空間を反応場とした化学反応系の構築が注目されている.この方法を用いれば、超分子を精密に設計することで、内部空間での反応に様々な選択性を賦与することが可能となる.特に、タンパク質は精密な高次構造を形成している非常に魅力的な超分子化合物であり、これまでも、タンパク質を金属化合物と複合化する研究が報告されてきたが、その複合体による触媒反応を制御するまでには様々な問題をクリアする必要がある.そこで、本研究では球状タンパク質であるフェリチンに着目した.フェリチンは、生体内で鉄を貯蔵する働きを担い、24個のサブユニットから形成されたその構造は、外径が12nm、内部に8nmの空洞があり、ここに鉄が貯蔵される.また、フェリチンの内部と外部をつなぐチャネルとして、サブユニット同士が交差することで作り上げられた3回対称と4回対称の2種類のチャネルが存在する.これらのチャネルを通り、金属イオンや有機分子がフェリチンの内部へと進入する.そこで、フェリチン内部を利用したPdナノ粒子作成、および作成したPdナノ粒子を触媒としたサイズ選択的オレフィン水素化反応を行ったところ、CH_2=CHCONH_2の水素化反応ではTOFが71.5となり、フェリチン1分子当たりに換算すると、TOF=33,000に相当し、Pd・apo-ferritin内に一度に約5,000個の基質を取込可能であり、Pd・apo-ferritin当たりのTOFに換算すると、1時間でPd・apo-ferritin内部の基質の総入れ替えが7回生じたことがあきらかとなった.
-
Mechanistsic Studies on the Catalase Reactions: Introduction of Catalase Activity into Heme Proteins.
Grant number：14209019 2002 - 2005
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
WATANABE Yoshihito, NAKAJIMA Hiroshi
Grant amount：\45500000 （ Direct Cost: \35000000 、 Indirect Cost：\10500000 ）
The catalase reaction has been studied in detail by using myoglobin (Mb) mutants. Compound I of Mb mutants (Mb-I), a ferryl species (Fe^<IV>=O) paired with a porphyrin radical cation, is readily prepared by the reaction with a nearly stoichiometric amount of m-chloroperbenzoic acid (mCPBA). Upon the addition of H_2O_2 to an Mb-I solution, Mb-1 is reduced back to the ferric state without forming any intermediates. This indicates that Mb-I is capable of performing two-electron oxidation of H_2O_2 (catalatic reaction). GC-MS analysis of the evolved O2 from a 50:50 mixture of H_218O_2/H_2^<16>O_2 solution containing H64D or F43H/H64L Mb showed the formation of 18O2 (m/e=36) and 16O2 (m/e = 32) but not ^<16>O^<18>O (m/e = 34). This implies that O2 is formed by two electron oxidation of H_2O_2 without breaking the O-O bond. Deuterium isotope effects on the catalatic reactions of Mb mutants and catalase suggest that the catalatic reactions of Micrococcus lysodeikticus Catalase (MLC) and F43H/H64L Mb proceed via an ionic mechanism with a small isotope effect of less than 4.0, since the distal histidine residue is located at a proper position to act as a general acid-base catalyst for the ionic reaction. In contrast, other Mb mutants such as H64X (X: A, S, and D) and L29H/H64L Mb oxidize H_2O_2 via a radical mechanism in which a hydrogen atom is abstracted by Mb-I with a large isotope effect in a range of 10 to 29, due to a lack of the general acid-base catalyst
-
金属錯体挿入による新規金属酵素の創製
Grant number：13740384 2001 - 2002
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B)
上野 隆史
Grant amount：\2500000 （ Direct Cost: \2500000 ）
人工酵素構築の新しい方法論として、蛋白質キャビティーに合成金属錯体を挿入し、蛋白質反応場を利用して反応制御をする試みは、当初の計画を大幅に上回る成果を生み出すことが出来たので、ここにまとめる。
1.金属錯体挿入法の確立 初期の段階における、反応条件や挿入金属錯体の決定は多数のサンプルスクリーニングが必要となる。本研究では、ESI-TOF MSによる迅速スクリーニング法を確立し、数百にのぼるサンプルの解析から、安定な複合体の決定に成功した(投稿準備中)。
2.人工金属酵素の構造決定 反応制御をおこなう上で、構造決定は重要である。本研究では安定な複合体を形成するM(3,3'-Me_2-salphen)・apo-A71G Mb (M=Cr^<III>, Mn^<III>, and Fe^<III>)の結晶構造解析に成功し、当初の分子設計通りに錯体がミオグロビンキャビティーに挿入され、特異的な非共有結合相互作用によって固定化されていることを明らかとした(投稿準備中)。
3.反応制御方法の確立 結晶構造解析を元に、蛋白質反応場の分子設計を支援計算ソフトInsightII/Discover3によっておこない、蛋白質アミノ酸特異的部位置換法と挿入錯体の配位子をデザインすることによって、酵素反応の向上を目指した。具体的にはCr(3,3'-Me_2-salphen)・apo-A71G Mbの結晶構造をもとに、Cr(5,5'-t-Bu_2-salphen)・apo-H64D/A71G Mbを単離し、チオアニソールの不斉酸化反応に成功した。本研究は、合成錯体を非共有結合的に蛋白質に結合し、合理的な分子設計により反応制御をおこなった世界で最初の例である(Angew. Chem. Int. Ed., 2003, 42, 1005)。
4.今後の展望 本研究で得られた結果は、様々な金属化合物と蛋白質の複合化に利用できる。実際、生体分子の複合体システムに金属化合物を組み込んだり、蛋白質の内部で金属錯体を合成することによって、これまでにない、化学反応システムの構築を進行中である。 -
Molecular Design of Metalloproteins
Grant number：11228208 1999 - 2002
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
WATANABE Yoshihito, OZAKI Shin-ichi, OGO Seiji, UENO Takafumi
Grant amount：\61600000 （ Direct Cost: \61600000 ）
The aromatic hydroxylation is one of the hard oxidations to proceed and we have designed a myoglobin mutant which is able to oxidize aromatic ring on the basis of the following strategies 1)Introduction of the substrate, tryptophan, at the position of phenyl alanine 43.2)Replacement of histidine 64 by asparitic acid to allow rapid reaction of the mutant with hydrogen peroxide. At the same time, Valine 68 was also replaced by isoleucine to allow hydrogen peroxide readily accessing to the active site, The oxidative modification of the protein was monitored by ESI-TOF mass measurements. Upon the addition of 1 eq. of hydrogen peroxide, 16Da increase of the molecular weight was observed. Further addition of hydrogen peroxide afforded secondary product exhibiting 32Da increase of its mass. After the digestion of the protein, a fragment including W43 was purified and characterized by MALDI TOF mass and NMR. The modified residue was W43 having 6-hydroxide. This is the first example of aromatic hydroxylation by a stoichiometric amount of hydrogen peroxide. In addition, the secondary product was characterized as 2,6-dioxo-derivative of tryptophan 43.
-
モノオキシゲナーゼの構築-P450酸化活性種の蛋白モデルによる検証
Grant number：11490036 1999 - 2001
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
渡辺 芳人, 上野 隆史, 小江 誠司, 小崎 紳一
Grant amount：\14300000 （ Direct Cost: \14300000 ）
本申請者らは、ミオグロビン(Mb)をヘム蛋白質の基本骨格を提供するモデル蛋白質としてとらえ、Mbの活性中心のミューテーションによってシトクロームP450やペルオキシダーゼ機能を賦与する研究を行ってきた。その結果、酸化活性種であるMb・O=Fe^<IV>Porphyrin^<+・>(Por^<+・>)の観測に初めて成功し、オレフィンやスルフィドなどの外来基質のMb・O=Fe^<IV>Por^<+・>による酸化反応の過程が、スペクトル変化として直接観測可能であることを示した。こうした成果に基づき、本研究では、1)シトクロームP450が触媒する種々の酸化反応が、Mb・O=Fe^<IV>Por^<+・>によって進行するか?酸化生成物はP450によるものと同じか否かを検討した。
最初に検討した反応は、スルフィドのスルフォキシドへの酸化反応である。ペルオキシダーゼの酸化活性種(O=Fe^<IV>Por^<+・>)はスルフィドの一電子酸化反応を行うのに対して、ミオグロビンのO=Fe^<IV>Por^<+・>は酸素添加反応を行うことが明らかになり、標的としたP450型の酸化反応を行うことを初めて証明した。
次に、高難度酸化反応でありP450のみが触媒可能な芳香環の酸化反応を検討した。基質としてトリプトファンを用い、部位特異的アミノ酸置換によってフェニルアラニン43の位置にトリプトファンを導入した。酸化反応を行ったところ、トリプトファンの芳香環が予想された位置選択性で水酸化されることが明らかになり、P450以外のヘム酵素として初めての水酸化反応が達成できた。