Conformational Gating in Electron Transfer from Cytochrome c to Cytochrome c Oxidase
Wataru Sato, Kowit Hengphasatporn, Atsuhiro Shimada, Takeshi Uchida, Shinya Yoshikawa, Yasuteru Shigeta, Koichiro Ishimori
The Journal of Physical Chemistry B, 2026年01月22日
研究論文（学術雑誌）

OptoChaperone - A biohybrid tool for regulating protein condensates in cells and in vitro
Do Thanh Tuan, Motonori Matsusaki, Honoka Ota, Soichiro Kawagoe, Noriyoshi Isozumi, Hiroyuki Kumeta, Koichiro Ishimori, Eiichiro Mori, Tomohide Saio
Cold Spring Harbor Laboratory, 2025年07月16日
Protein condensates formed via liquid-liquid phase separation (LLPS) are increasingly recognized as key players in diverse cellular processes, including those associated with disease. Despite extensive efforts to characterize their formation and function, tools that enable precise, reversible, and spatiotemporal control of LLPS remain limited. Here, we report OptoChaperone, a light-activatable molecular system designed to manipulate protein condensates both in vitro and in living cells. This biohybrid system leverages photoresponsive switching to control chaperone activity: blue light triggers the suppressive function, leading to the dissolution of protein condensates, whereas UV light deactivates the system, allowing condensate formation. We demonstrate the efficacy of OptoChaperone in regulating several disease-related protein condensates, such as fused in sarcoma, TAR DNA-binding protein 43, and heat shock factor 1. Importantly, the system exhibits reversible and robust control over droplet dynamics without requiring chemical additives or genetic modifications of the client proteins. Given the reversibility and efficiency of OptoChaperone in the manipulation of protein condensates, this tool offers a powerful platform for dissecting the roles of protein condensation in cellular physiology and pathology. This strategy also holds potential for broader applications in synthetic biology, biomolecular engineering, and therapeutic modulation of aberrant phase separation.

Regulatory Mechanisms of Electron Transfer from Cytochrome C to Cytochrome C Oxidase Under Simulated Intracellular Conditions
Koichiro Ishimori
ECS Meeting Abstracts, 2025年07月11日
研究論文（学術雑誌）

Mechanistic Insights Into Oxidative Response of Heat Shock Factor 1 Condensates
Soichiro Kawagoe, Motonori Matsusaki, Takuya Mabuchi, Yuto Ogasawara, Kazunori Watanabe, Koichiro Ishimori, Tomohide Saio
JACS Au, American Chemical Society (ACS), 2025年01月30日
研究論文（学術雑誌）

Dynamic properties of isotropic DMPC/DHPC bicelles: Insights from solution NMR and MD simulations
Bon Leif Dominguez Amalla, Hiroyuki Kumeta, Satoshi Nagao, Koichiro Ishimori
Biochemical and Biophysical Research Communications, 2025年01月
研究論文（学術雑誌）

A dye-decolorizing peroxidase from Vibrio cholerae can demetallate heme
Takeshi Uchida, Sayaka Umetsu, Miho Sasaki, Haruka Yoshimura, Issei Omura, Koichiro Ishimori
Journal of Inorganic Biochemistry, 112764, 112764, Elsevier BV, 2024年10月
研究論文（学術雑誌）

Conformational Distribution of a Multidomain Protein Measured by Single-Pair Small-Angle X-ray Scattering
Honoka Kawamukai, Shumpei Takishita, Kazumi Shimizu, Daisuke Kohda, Koichiro Ishimori, Tomohide Saio
The Journal of Physical Chemistry Letters, 15, 3, 744, 750, American Chemical Society (ACS), 2024年01月15日
研究論文（学術雑誌）

Regulation of electron transfer in the terminal step of the respiratory chain
Wataru Sato, Koichiro Ishimori
Biochemical Society Transactions, 2023年08月31日
研究論文（学術雑誌）

Regulation Mechanism of Electron Transfer Reaction from Cytochrome C to Cytochrome C Oxidase
Koichiro Ishimori
ECS Meeting Abstracts, 2023年08月28日
研究論文（学術雑誌）

Unveiling the impact of oxidation-driven endogenous protein interactions on the dynamics of amyloid-β aggregation and toxicity
Zhi Du, Eunju Nam, Yuxi Lin, Mannkyu Hong, Tamás Molnár, Ikufumi Kondo, Koichiro Ishimori, Mu-Hyun Baik, Young-Ho Lee, Mi Hee Lim
Chemical Science, 2023年
研究論文（学術雑誌）

Heat-Induced Conformational Transition Mechanism of Heat Shock Factor 1 Investigated by Tryptophan Probe
Soichiro Kawagoe, Munehiro Kumashiro, Takuya Mabuchi, Hiroyuki Kumeta, Koichiro Ishimori, Tomohide Saio
Biochemistry, American Chemical Society (ACS), 2022年12月09日
研究論文（学術雑誌）

Metal Sensing by a Glycine–Histidine Repeat Sequence Regulates the Heme Degradation Activity of PM0042 from Pasteurella multocida
Takeshi Uchida, Kazuki Ota, Akinobu Tatsumi, Syota Takeuchi, Koichiro Ishimori
Inorganic Chemistry, American Chemical Society (ACS), 2022年08月12日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Structural and Functional Characterization of Electron Transfer Complex between Cytochrome C and Cytochrome C Oxidase
Koichiro Ishimori
ECS Meeting Abstracts, 2022年07月07日
研究論文（学術雑誌）

Heme binding to cold shock protein D, CspD, from Vibrio cholerae
Dayeon Nam, Wataru Motegi, Koichiro Ishimori, Takeshi Uchida
Biochemical and Biophysical Research Communications, Elsevier BV, 2022年07月, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Structural and Kinetic Views of Molecular Chaperones in Multidomain Protein Folding.
Soichiro Kawagoe, Koichiro Ishimori, Tomohide Saio
International journal of molecular sciences, 23, 5, 2022年02月24日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Despite recent developments in protein structure prediction, the process of the structure formation, folding, remains poorly understood. Notably, folding of multidomain proteins, which involves multiple steps of segmental folding, is one of the biggest questions in protein science. Multidomain protein folding often requires the assistance of molecular chaperones. Molecular chaperones promote or delay the folding of the client protein, but the detailed mechanisms are still unclear. This review summarizes the findings of biophysical and structural studies on the mechanism of multidomain protein folding mediated by molecular chaperones and explains how molecular chaperones recognize the client proteins and alter their folding properties. Furthermore, we introduce several recent studies that describe the concept of kinetics-activity relationships to explain the mechanism of functional diversity of molecular chaperones.

Live-cell imaging of bio-metal species
Koichiro Ishimori
Biophysics and Physicobiology, 2022年
研究論文（学術雑誌）

Cytochrome c as a distinct modulator of amyloid-beta amyloidogenesis in a peroxide-dependent manner
Koichiro Ishimori
ChemRxiv, 2022年
研究論文（学術雑誌）

Converting cytochrome c into a DyP-like metalloenzyme
Issei Omura, Koichiro Ishimori, Takeshi Uchida
Dalton Transactions, 51, 33, 12641, 12649, Royal Society of Chemistry (RSC), 2022年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Dye-decolorizing peroxidase (DyP), which can degrade anthraquinone dyes using H₂O₂, is an attractive prospect for potential biotechnological applications for environmental purification. We previously designed an artificial DyP with an optimal...

Regulation of the expression of the nickel uptake system in Vibrio cholerae by iron and heme via Fur
Kazuyoshi Muranishi, Koichiro Ishimori, Takeshi Uchida
Journal of Inorganic Biochemistry, 111713, 111713, Elsevier BV, 2022年01月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

C9orf72-derived arginine-rich poly-dipeptides impede phase modifiers
Hitoki Nanaura, Honoka Kawamukai, Ayano Fujiwara, Takeru Uehara, Yuichiro Aiba, Mari Nakanishi, Tomo Shiota, Masaki Hibino, Pattama Wiriyasermkul, Sotaro Kikuchi, Riko Nagata, Masaya Matsubayashi, Yoichi Shinkai, Tatsuya Niwa, Taro Mannen, Naritaka Morikawa, Naohiko Iguchi, Takao Kiriyama, Ken Morishima, Rintaro Inoue, Masaaki Sugiyama, Takashi Oda, Noriyuki Kodera, Sachiko Toma-Fukai, Mamoru Sato, Hideki Taguchi, Shushi Nagamori, Osami Shoji, Koichiro Ishimori, Hiroyoshi Matsumura, Kazuma Sugie, Tomohide Saio, Takuya Yoshizawa, Eiichiro Mori
Nature Communications, 12, 1, 2021年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Functional cooperativity between the trigger factor chaperone and the ClpXP proteolytic complex
Kamran Rizzolo, Angela Yeou Hsiung Yu, Adedeji Ologbenla, Sa Rang Kim, Haojie Zhu, Koichiro Ishimori, Guillaume Thibault, Elisa Leung, Yi Wen Zhang, Mona Teng, Marta Haniszewski, Noha Miah, Sadhna Phanse, Zoran Minic, Sukyeong Lee, Julio Diaz Caballero, Mohan Babu, Francis T. F. Tsai, Tomohide Saio, Walid A. Houry
Nature Communications, 12, 1, 281, 281, Springer Science and Business Media {LLC}, 2021年12月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, A functional association is uncovered between the ribosome-associated trigger factor (TF) chaperone and the ClpXP degradation complex. Bioinformatic analyses demonstrate conservation of the close proximity of tig, the gene coding for TF, and genes coding for ClpXP, suggesting a functional interaction. The effect of TF on ClpXP-dependent degradation varies based on the nature of substrate. While degradation of some substrates are slowed down or are unaffected by TF, surprisingly, TF increases the degradation rate of a third class of substrates. These include λ phage replication protein λO, master regulator of stationary phase RpoS, and SsrA-tagged proteins. Globally, TF acts to enhance the degradation of about 2% of newly synthesized proteins. TF is found to interact through multiple sites with ClpX in a highly dynamic fashion to promote protein degradation. This chaperone-protease cooperation constitutes a unique and likely ancestral aspect of cellular protein homeostasis in which TF acts as an adaptor for ClpXP.

Zinc-Dependent Oligomerization of Thermus thermophilus Trigger Factor Chaperone
Haojie Zhu, Motonori Matsusaki, Taiga Sugawara, Koichiro Ishimori, Tomohide Saio
Biology, 10, 11, 1106, 1106, MDPI AG, 2021年10月26日, ［査読有り］, ［責任著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Thermus thermophilus trigger factor (TtTF) is a zinc-dependent molecular chaperone whose folding-arrest activity is regulated by Zn2+. However, little is known about the mechanism of zinc-dependent regulation of the TtTF activity. Here we exploit in vitro biophysical experiments to investigate zinc-binding, the oligomeric state, the secondary structure, and the thermal stability of TtTF in the absence and presence of Zn2+. The data show that full-length TtTF binds Zn2+, but the isolated domains and tandem domains of TtTF do not bind to Zn2+. Furthermore, circular dichroism (CD) and nuclear magnetic resonance (NMR) spectra suggested that Zn2+-binding induces the partial structural changes of TtTF, and size exclusion chromatography-multi-angle light scattering (SEC-MALS) showed that Zn2+ promotes TtTF oligomerization. Given the previous work showing that the activity regulation of E. coli trigger factor is accompanied by oligomerization, the data suggest that TtTF exploits zinc ions to induce the structural change coupled with the oligomerization to assemble the client-binding site, thereby effectively preventing proteins from misfolding in the thermal environment.

Conformational ensemble of a multidomain protein explored by Gd³⁺ electron paramagnetic resonance
Tomohide Saio, Soya Hiramatsu, Mizue Asada, Hiroshi Nakagawa, Kazumi Shimizu, Hiroyuki Kumeta, Toshikazu Nakamura, Koichiro Ishimori
Biophysical Journal, 120, 15, 2943, 2951, 2021年08月03日, ［査読有り］, ［最終著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Radical transfer but not heme distal residues is essential for pH dependence of dye-decolorizing activity of peroxidase from Vibrio cholerae
Takeshi Uchida, Issei Omura, Sayaka Umetsu, Koichiro Ishimori
Journal of Inorganic Biochemistry, 219, 2021年06月
英語, 研究論文（学術雑誌）

Author Correction: Functional cooperativity between the trigger factor chaperone and the ClpXP proteolytic complex.
Kamran Rizzolo, Angela Yeou Hsiung Yu, Adedeji Ologbenla, Sa Rang Kim, Haojie Zhu, Koichiro Ishimori, Guillaume Thibault, Elisa Leung, Yi Wen Zhang, Mona Teng, Marta Haniszewski, Noha Miah, Sadhna Phanse, Zoran Minic, Sukyeong Lee, Julio Diaz Caballero, Mohan Babu, Francis T F Tsai, Tomohide Saio, Walid A Houry
Nature communications, 12, 1, 2753, 2753, 2021年05月06日, ［国際誌］
英語

Application of a lanthanide tag for evaluation of conformational states of a multidomain protein
Koichiro Ishimori
Acta Crystallographica Section A: Foundations and Advances, 2021年
研究論文（学術雑誌）

Oxidative phase transition of heat shock factor-1
Koichiro Ishimori
BioRxiv, 2021年
研究論文（学術雑誌）

Mechanistic insights into heme-mediated transcriptional regulation via a bacterial manganese-binding iron regulator, iron response regulator (Irr)
Dayeon Nam, Yuki Matsumoto, Takeshi Uchida, Mark R. O'Brian, Koichiro Ishimori
The Journal of biological chemistry, 295, 32, 11316, 11325, 2020年08月07日, ［査読有り］, ［責任著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Electron Transfer from Cytochrome C to Cytochrome C Oxidase: Contribution of Hydrophobic “Breakwater” to Electron Transfer
Koichiro Ishimori
ECS Meeting Abstracts, {MA}2020-01, 12, 941, 941, The Electrochemical Society, 2020年05月01日
研究論文（学術雑誌）

Spectroscopic Characterization of Halorhodopsin Reconstituted into Nanodisks Using Native Lipids.
Ayumi Yamamoto, Takashi Tsukamoto, Kenshiro Suzuki, Eri Hashimoto, Yoshihiro Kobashigawa, Kousuke Shibasaki, Takeshi Uchida, Fuyuhiko Inagaki, Makoto Demura, Koichiro Ishimori
Biophysical journal, 118, 11, 2853, 2865, 2020年04月29日, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, We successfully reconstituted single Natronomonas pharaonis halorhodopsin (NpHR) trimers into a nanodisk (ND) using the native archaeal lipid (NL) and an artificial lipid having a zwitterionic headgroup, 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (POPC). Incorporation of single trimeric NpHR into NDs was confirmed by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis, size-exclusion chromatography, and visible circular dichroism spectroscopy. The Cl- binding affinity of NpHR in NDs using NL (NL-ND NpHR) or POPC (POPC-ND NpHR) was examined by absorption spectroscopy, showing that the Cl--releasing affinities (Kd,N↔O) of these ND-reconstituted NpHRs are more than 10 times higher than that obtained from native NpHR membrane fragments (MFs) harvested from a NpHR-overexpressing archaeal strain (MF NpHR). The photoreaction kinetics of these ND-reconstituted NpHRs revealed that the Cl- uptake was faster than that of MF NpHR. These differences in the Cl--releasing and uptake properties of ND-reconstituted NpHRs and MF NpHR may arise from suppression of protein conformational changes associated with Cl- release from the trimeric NpHR caused by ND reconstitution, conformational perturbation in the trimeric state, and loss of the trimer-trimer interactions. On the other hand, POPC-ND NpHR demonstrated accelerated Cl- uptake compared to NL-ND NpHR, suggesting that the negative charge on the archaeal membrane surface regulates the photocycle of NpHR. Although NL-ND NpHR and MF NpHR are embedded in the same lipid, the lower Cl--binding affinity at the initial state (Kd,initial) and faster recovering from the NpHR' state to the original state of the photoreaction cycle were observed for NL-ND NpHR, probably because of insufficient interactions with a chromophore in the native membrane, bacterioruberin in reconstituted NDs. Our results indicate that specific interactions of NpHR with surrounding lipids and bacterioruberin, structural flexibility of the membrane, and interactions between trimeric NpHRs may be necessary for efficient Cl- pumping.

Osmotic pressure effects identify dehydration upon cytochrome c-cytochrome c oxidase complex formation contributing to a specific electron pathway formation
Wataru Sato, Seiji Hitaoka, Takeshi Uchida, Kyoko Shinzawa-Itoh, Kazunari Yoshizawa, Shinya Yoshikawa, Koichiro Ishimori
Biochemical Journal, 477, 8, 1565, 1578, 2020年04月, ［査読有り］, ［責任著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）

A single mutation converts Alr5027 from cyanobacteria Nostoc sp. PCC 7120 to a heme-binding protein with heme-degrading ability
Nobuhiko Dojun, Kazuyoshi Muranishi, Koichiro Ishimori, Takeshi Uchida
Journal of Inorganic Biochemistry, 203, 110916, 2020年02月, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Accelerating structural life science by paramagnetic lanthanide probe methods
Tomohide Saio, Koichiro Ishimori
Biochimica et Biophysica Acta - General Subjects, 1864, 2, 2020年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Integrated bio-metal science: New frontiers of bio-metal science opened with cutting-edge techniques.
Hitomi Sawai, Koichiro Ishimori
Biophysics and physicobiology, 17, 94, 97, 2020年, ［国内誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Volume profile of protein determined by pressure effects
Koichiro Ishimori
Review of High Pressure Science and Technology/Koatsuryoku No Kagaku To Gijutsu, 30, 1, 4, 11, 2020年, ［査読有り］, ［責任著者］
日本語, 研究論文（学術雑誌）

Quantitative description and classification of protein structures by a novel robust amino acid network: interaction selective network (ISN)
Shohei Konno, Takao Namiki, Koichiro Ishimori
Scientific Reports, 9, 1, 16654, 2019年12月01日, ［査読有り］, ［責任著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Role of conserved arginine in the heme distal site of HutZ from Vibrio cholerae in the heme degradation reaction.
Takeshi Uchida, Nobuhiko Dojun, Kazuki Ota, Yukari Sekine, Yuina Nakamura, Sayaka Umetsu, Koichiro Ishimori
Archives of biochemistry and biophysics, 677, 108165, 108165, 2019年11月30日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, HutZ from Vibrio cholerae is a dimeric enzyme that catalyzes degradation of heme. The highly conserved Arg92 residue in the HutZ family is proposed to interact with an iron-bound water molecule in the distal heme pocket. To clarify the specific role of Arg92 in the heme degradation reaction, the residue was substituted with alanine, leucine, histidine or lysine to modulate electrostatic interactions with iron-bound ligand. All four Arg92 mutants reacted with hydrogen peroxide to form verdoheme, a prominent intermediate in the heme degradation process. However, when ascorbic acid was used as an electron source, iron was not released even at pH 6.0 despite a decrease in the Soret band, indicating that non-enzymatic heme degradation occurred. Comparison of the rates of heme reduction, ligand binding and verdoheme formation suggested that proton transfer to the reduced oxyferrous heme, a potential rate-limiting step of heme degradation in HutZ, is hampered by mutation. In our previous study, we found that the increase in the distance between heme and Trp109 from 16 to 18 Å upon lowering the pH from 8.0 to 6.0 leads to activation of ascorbic acid-assisted heme degradation by HutZ. The distance in Arg92 mutants was >19 Å at pH 6.0, suggesting that subunit-subunit interactions at this pH are not suitable for heme degradation, similar to Asp132 and His63 mutants. These results suggest that interactions of Arg92 with heme-bound ligand induce alterations in the distance between subunits, which plays a key role in controlling the heme degradation activity of HutZ.

Structural basis for the heme transfer reaction in heme uptake machinery from Corynebacteria.
Norifumi Muraki, Chihiro Kitatsuji, Yasunori Okamoto, Takeshi Uchida, Koichiro Ishimori, Shigetoshi Aono
Chemical communications (Cambridge, England), 55, 92, 13864, 13867, 2019年11月14日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, The crystal structures of the conserved region domains of HtaA and HtaB, which act as heme binding/transport proteins in the heme uptake machinery in Corynebacterium glutamicum, are determined for the first time. The molecular mechanism of heme transfer among these proteins is proposed based on the spectroscopic and structural analyses.

Complete Genome Sequence of Staphylococcus arlettae Strain P2, Isolated from a Laboratory Environment.
Yu H, Taniguchi M, Uesaka K, Wiseschart A, Pootanakit K, Nishitani Y, Murakami Y, Ishimori K, Miyazaki K, Kitahara K
Microbiology resource announcements, 8, 45, American Society for Microbiology, 2019年11月, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）, Staphylococcus arlettae is one coagulase-negative species in the bacterial genus Staphylococcus. Here, we describe the closed complete genome sequence of S. arlettae strain P2, which was obtained using a hybrid approach combining Oxford Nanopore long-read and Illumina MiSeq short-read sequencing data.

Toxic PR poly-dipeptides encoded by the C9orf72 repeat expansion target Kapβ2 and dysregulate phase separation of low-complexity domains
Hitoki Nanaura, Honoka Kawamukai, Ayano Fujiwara, Takeru Uehara, Mari Nakanishi, Tomo Shiota, Masaki Hibino, Yuichiro Aiba, Pattama Wiriyasermkul, Sotaro Kikuchi, Riko Nagata, Masaya Matsubayashi, Shushi Nagamori, Osami Shoji, Koichiro Ishimori, Hiroyoshi Matsumura, Kazuma Sugie, Tomohide Saio, Takuya Yoshizawa, Eiichiro Mori
Cold Spring Harbor Laboratory, 2019年10月21日
Low-complexity (LC) domains of proteins are found in about one fifth of human proteome, and a group of LC-domains form labile cross-β polymers and liquid-like droplets. Polymers and droplets formed from LC-domains are dynamically regulated by posttranslational modifications and molecular chaperones including nuclear transport receptors. Repeat expansion in the first intron of a gene designated C9orf72, which is the most prevalent form of familial amyotrophic lateral sclerosis (ALS), causes nucleocytoplasmic transport deficit, however, the detailed mechanism remains unsolved. Here we show that the proline:arginine (PR) poly-dipeptides encoded by the C9orf72 repeat expansion bound nuclear transport receptor Kapβ2 through its nuclear localization signal (NLS) recognition motif, and inhibited the ability of Kapβ2 to melt fused in sarcoma (FUS) droplets by competing interaction with FUS. The findings in this study offer mechanistic insights as to how the C9orf72 repeat expansion disables nucleocytoplasmic transport and causes neurodegenerative diseases.

Role of His63 in HutZ from Vibrio cholerae in the heme degradation reaction and heme binding.
Takeshi Uchida, Nobuhiko Dojun, Yukari Sekine, Koichiro Ishimori
Dalton transactions (Cambridge, England : 2003), 48, 16, 5408, 5416, Royal Society of Chemistry ({RSC}), 2019年04月16日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, HutZ from Vibrio cholerae is a dimeric enzyme that catalyzes oxygen-dependent degradation of heme via a similar catalytic mechanism to mammalian heme oxygenase. However, HutZ oxidizes the β- or δ-meso position of heme at a ∼1 : 1 ratio distinct from heme oxygenase, which initiates the degradation of heme solely at the α-meso position. His63 is a residue that potentially forms hydrogen bond with the heme 7-propionate group. To establish the role of His63 in regioselectivity of heme degradation by HutZ and heme binding, we constructed mutants of His63. Interestingly, the H63L mutant retained a comparable level of β- or δ-regioselectivity as wild-type HutZ. Ascorbic acid-assisted heme degradation by HutZ is pH-dependent, showing activity at pH 6.0 but not above pH 8.0. Compared to the wild-type protein, the H63L mutant was inactive, even at pH 6.0, and affinity for heme was significantly decreased in contrast with a comparable heme binding affinity at pH 8.0, as observed for the mutant of Asp132 to Val, which is located within hydrogen bonding distance of the heme axial ligand His170, but in a different protomer. In addition, the distance between heme and Trp109 increased from 16-18 Å for wild-type HutZ to 24-28 Å for the H63L mutant, indicating that protomer orientation is altered by the mutation, since Trp109 is in another subunit of the heme axial ligand. Our results collectively suggest that His63 positioned near heme does not contribute to regioselectivity of heme degradation but plays a key role in maintaining the orientation of subunits for HutZ to function of heme degradation.

Subunit-subunit interactions play a key role in the heme-degradation reaction of HutZ from Vibrio cholerae.
Takeshi Uchida, Kazuki Ota, Yukari Sekine, Nobuhiko Dojun, Koichiro Ishimori
Dalton transactions (Cambridge, England : 2003), 48, 12, 3973, 3983, 2019年03月19日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Specific heme binding to heme regulatory motifs in iron regulatory proteins and its functional significance
Nishitani Y, Okutani H, Takeda Y, Uchida T, Iwai K, Ishimori K
Journal of Inorganic Biochemistry, 198, 110726, 110726, Elsevier BV, 2019年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Uncovering dehydration in cytochrome c refolding from urea- and guanidine hydrochloride-denatured unfolded state by high pressure spectroscopy
Shohei Konno, Kentaro Doi, Koichiro Ishimori
Biophysics and Physicobiology, 16, 0, 18, 27, Biophysical Society of Japan, 2019年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Structural insight into proline cis/trans isomerization of unfolded proteins catalyzed by the Trigger Factor chaperone.
Kawagoe S, Nakagawa H, Kumeta H, Ishimori K, Saio T
The Journal of Biological Chemistry, 293, 39, 15095, 15106, 2018年08月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Molecular chaperones often possess functional modules that are specialized in assisting the formation of specific structural elements, such as a disulfide bridges and peptidyl-prolyl bonds in cis form, in the client protein. A ribosome-associated molecular chaperone trigger factor (TF), which has a peptidyl-prolyl cis/trans isomerase (PPIase) domain, acts as a highly efficient catalyst in the folding process limited by peptidyl-prolyl isomerization. Herein we report a study on the mechanism through which TF recognizes the proline residue in the unfolded client protein during the cis/trans isomerization process. The solution structure of TF in complex with the client protein showed that TF recognizes the proline-aromatic motif located in the hydrophobic stretch of the unfolded client protein through its conserved hydrophobic cleft, which suggests that TF preferentially accelerates the isomerization of the peptidyl-prolyl bond that is eventually folded into the core of the protein in its native fold. Molecular dynamics simulation revealed that TF exploits the backbone amide group of Ile195 to form an intermolecular hydrogen bond with the carbonyl oxygen of the amino acid residue preceding the proline residue at the transition state, which presumably stabilizes the transition state and thus accelerates the isomerization. The importance of such intermolecular hydrogen-bond formation during the catalysis was further corroborated by the activity assay and NMR relaxation analysis.

Dehydration of hydrophobic residues near the heme center in cytochrome c promotes electron transfer to cytochrome c oxidase
Wataru Sato, Takeshi Uchida, Tomohide Saio, Koichiro Ishimori
Biochimica et Biophysica Acta - General Subjects, 1862, 6, 1339, 1349, 2018年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Polyethylene glycol promotes autoxidation of cytochrome c
Wataru Sato, Takeshi Uchida, Tomohide Saio, Koichiro Ishimori
Biochimica et Biophysica Acta - General Subjects, 1862, 6, 1339, 1349, Elsevier B.V., 2018年06月01日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Oligomerization of a molecular chaperone modulates its activity
Tomohide Saio, Soichiro Kawagoe, Koichiro Ishimori, Charalampos G Kalodimos
eLife, 7, {eLife} Sciences Organisation, Ltd., 2018年05月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Molecular chaperones alter the folding properties of cellular proteins via mechanisms that are not well understood. Here, we show that Trigger Factor (TF), an ATP-independent chaperone, exerts strikingly contrasting effects on the folding of non-native proteins as it transitions between a monomeric and a dimeric state. We used NMR spectroscopy to determine the atomic resolution structure of the 100 kDa dimeric TF. The structural data show that some of the substrate-binding sites are buried in the dimeric interface, explaining the lower affinity for protein substrates of the dimeric compared to the monomeric TF. Surprisingly, the dimeric TF associates faster with proteins and it exhibits stronger anti-aggregation and holdase activity than the monomeric TF. The structural data show that the dimer assembles in a way that substrate-binding sites in the two subunits form a large contiguous surface inside a cavity, thus accounting for the observed accelerated association with unfolded proteins. Our results demonstrate how the activity of a chaperone can be modulated to provide distinct functional outcomes in the cell.

Redox-dependent axial ligand replacement and its functional significance in heme-bound iron regulatory proteins
Mariko Ogura, Ryosuke Endo, Haruto Ishikawa, Yukiko Takeda, Takeshi Uchida, Kazuhiro Iwai, Kazuo Kobayashi, Koichiro Ishimori
Journal of Inorganic Biochemistry, 182, 238, 248, Elsevier Inc., 2018年05月01日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Electron Transfer Pathway Analysis from Cytochrome C to Cytochrome C Oxidase Under Turnover Conditions
Koichiro Ishimori
ECS Meeting Abstracts, {MA}2019-01, 14, 940, 940, The Electrochemical Society, 2018年04月13日
研究論文（学術雑誌）

Heme Binding to Porphobilinogen Deaminase from Vibrio cholerae Decelerates the Formation of 1-Hydroxymethylbilane
Takeshi Uchida, Takumi Funamizu, Minghao Chen, Yoshikazu Tanaka, Koichiro Ishimori
ACS Chemical Biology, 13, 3, 750, 760, American Chemical Society, 2018年03月16日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

CHAPTER 6: Nonhaem Iron-based Sensors of Reactive Oxygen and Nitrogen Species
Ishimori, K., Nam, D.
RSC Metallobiology, 2018-January, 11, 2018年
研究論文（学術雑誌）

Functional and Structural Characterization Regulator Protein Using Heme as a Signaling Molecule in vivo,ヘムを生体内シグナル伝達分子として利用する制御タンパク質の構造と機能
Ishimori, K.
Seikagaku, 90, 3, 2018年
研究論文（学術雑誌）

Dynamics and regulation of biometals: From molecule to cells and clinical application
Shiro, Y., Ishimori, K.
Seikagaku, 90, 3, 2018年
研究論文（学術雑誌）

Heme Iron Coordination Structure of Heme Transport Protein HutB from Vibrio Cholerae
Takeshi Uchida, Takumi Funamizu, Mariko Ogura, Koichiro Ishimori
BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN, 90, 8, 924, 930, 2017年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

HmuS from Yersinia pseudotuberculosis is a non-canonical heme-degrading enzyme to acquire iron from heme.
Masato Onzuka, Yukari Sekine, Takeshi Uchida, Koichiro Ishimori, Shin-Ichi Ozaki
Biochimica et biophysica acta. General subjects, 1861, 7, 1870, 1878, 2017年07月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Some Gram-negative pathogens import host heme into the cytoplasm and utilize it as an iron source for their survival. We report here that HmuS, encoded by the heme utilizing system (hmu) locus, cleaves the protoporphyrin ring to release iron from heme. A liquid chromatography/mass spectrometry analysis revealed that the degradation products of this reaction are two biliverdin isomers that result from transformation of a verdoheme intermediate. This oxidative heme degradation by HmuS required molecular oxygen and electrons supplied by either ascorbate or NADPH. Electrons could not be directly transferred from NADPH to heme; instead, ferredoxin-NADP+ reductase (FNR) functioned as a mediator. Although HmuS does not share amino acid sequence homology with heme oxygenase (HO), a well-known heme-degrading enzyme, absorption and resonance Raman spectral analyses suggest that the heme iron is coordinated with an axial histidine residue and a water molecule in both enzymes. The substitution of axial His196 or distal Arg102 with an alanine residue in HmuS almost completely eliminated heme-degradation activity, suggesting that Fe-His coordination and interaction of a distal residue with water molecules in the heme pocket are important for this activity.

Reaction intermediates in the heme degradation reaction by HutZ from Vibrio cholerae.
Takeshi Uchida, Yukari Sekine, Nobuhiko Dojun, Ariel Lewis-Ballester, Izumi Ishigami, Toshitaka Matsui, Syun-Ru Yeh, Koichiro Ishimori
Dalton transactions (Cambridge, England : 2003), 46, 25, 8104, 8109, 2017年06月27日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, HutZ is a heme-degrading enzyme in Vibrio cholerae. It converts heme to biliverdin via verdoheme, suggesting that it follows the same reaction mechanism as that of mammalian heme oxygenase. However, none of the key intermediates have been identified. In this study, we applied steady-state and time-resolved UV-vis absorption and resonance Raman spectroscopy to study the reaction of the heme-HutZ complex with H2O2 or ascorbic acid. We characterized three intermediates: oxyferrous heme, meso-hydroxyheme, and verdoheme complexes. Our data support the view that HutZ degrades heme in a manner similar to mammalian heme oxygenase, despite their low sequence and structural homology.

Heme Proximal Hydrogen Bonding between His170 and Asp132 Plays an Essential Role in the Heme Degradation Reaction of HutZ from Vibrio cholerae.
Takeshi Uchida, Nobuhiko Dojun, Yukari Sekine, Koichiro Ishimori
Biochemistry, 56, 21, 2723, 2734, 2017年05月30日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, HutZ from Vibrio cholerae is an enzyme that catalyzes the oxygen-dependent degradation of heme. The crystal structure of the homologous protein from Helicobacter pylori, HugZ, predicts that Asp132 in HutZ is located within hydrogen-bonding distance of the heme axial ligand His170. Hydrogen bonding between His170 and Asp132 appears to be disfavored in heme-degrading enzymes, because it can contribute to the imidazolate character of the axial histidine, as observed in most heme-containing peroxidases. Thus, we investigated the role of this potential hydrogen bond in the heme degradation reaction by mutating Asp132 to Leu, Asn, or Glu and by mutating His170 to Ala. Heme degradation activity was almost completely lost in D132L and D132N mutants, whereas verdoheme formation through reaction with H2O2 was comparable in the D132E mutant and wild-type enzyme. However, even at pH 6.0, when the heme is in a high-spin state, the D132E mutant was inactive toward ascorbic acid because of a significant reduction in its affinity (Kd) for heme (4.1 μM) compared with that at pH 8.0 (0.027 μM). The heme degradation activity of the H170A mutant was also substantially reduced, although this mutant bound heme with a Kd of 0.067 μM, despite the absence of an axial ligand. Thus, this study showed that proximal hydrogen bonding between Asp132 and His170 plays a role in retaining the heme in an appropriate position for oxygen-dependent heme degradation.

The Iron Chaperone Protein CyaY from Vibrio cholerae Is a Heme-Binding Protein
Takeshi Uchida, Noriyuki Kobayashi, Souichiro Muneta, Koichiro Ishimori
BIOCHEMISTRY, 56, 18, 2425, 2434, 2017年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Iron chelators inhibit the heme-degradation reaction by HutZ from Vibrio cholerae.
Nobuhiko Dojun, Yukari Sekine, Koichiro Ishimori, Takeshi Uchida
Dalton transactions (Cambridge, England : 2003), 46, 16, 5147, 5150, 2017年04月19日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, HutZ is a heme-degrading enzyme. We found that the heme-degradation reaction by HutZ is inhibited by the iron chelators. Kinetic analysis of each heme-degradation step suggests that water molecules hydrogen bonded to Thr27 are involved in proton transfer to Fe(iii)-OO-, and that this step is inhibited by iron chelators.

Dual role of the active-center cysteine in human peroxiredoxin 1: Peroxidase activity and heme binding
Yuta Watanabe, Koichiro Ishimori, Takeshi Uchida
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS, 483, 3, 930, 935, 2017年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Energetic basis on interactions between ferredoxin and ferredoxin NADP(+) reductase at varying physiological conditions
Misaki Kinoshita, Ju Yaen Kim, Satoshi Kume, Yuxi Lin, K. Hun Mok, Yosky Kataoka, Koichiro Ishimori, Natalia Markova, Genji Kurisu, Toshiharu Hase, Young-Ho Lee
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS, 482, 4, 909, 915, 2017年01月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Redox-Dependent Dynamics in Heme-Bound Bacterial Iron Response Regulator (Irr) Protein
Kazuo Kobayashi, Megumi Nakagaki, Haruto Ishikawa, Kazuhiro Iwai, Mark R. O'Brian, Koichiro Ishimori
BIOCHEMISTRY, 55, 29, 4047, 4054, 2016年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Energetic Mechanism of Cytochrome c-Cytochrome c Oxidase Electron Transfer Complex Formation under Turnover Conditions Revealed by Mutational Effects and Docking Simulation
Wataru Sato, Seiji Hitaoka, Kaoru Inoue, Mizue Imai, Tomohide Saio, Takeshi Uchida, Kyoko Shinzawa-Itoh, Shinya Yoshikawa, Kazunari Yoshizawa, Koichiro Ishimori
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 291, 29, 15320, 15331, 2016年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Structural Characterization of Heme Environmental Mutants of CgHmuT that Shuttles Heme Molecules to Heme Transporters.
Norifumi Muraki, Chihiro Kitatsuji, Mariko Ogura, Takeshi Uchida, Koichiro Ishimori, Shigetoshi Aono
International journal of molecular sciences, 17, 6, 2016年05月27日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Structural Characterization of Heme Environmental Mutants of CgHmuT that Shuttles Heme Molecules to Heme Transporters.
Norifumi Muraki, Chihiro Kitatsuji, Mariko Ogura, Takeshi Uchida, Koichiro Ishimori, Shigetoshi Aono
International journal of molecular sciences, 17, 6, 2016年05月27日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Corynebacteria contain a heme uptake system encoded in hmuTUV genes, in which HmuT protein acts as a heme binding protein to transport heme to the cognate transporter HmuUV. The crystal structure of HmuT from Corynebacterium glutamicum (CgHmuT) reveals that heme is accommodated in the central cleft with His141 and Tyr240 as the axial ligands and that Tyr240 forms a hydrogen bond with Arg242. In this work, the crystal structures of H141A, Y240A, and R242A mutants were determined to understand the role of these residues for the heme binding of CgHmuT. Overall and heme environmental structures of these mutants were similar to those of the wild type, suggesting that there is little conformational change in the heme-binding cleft during heme transport reaction with binding and the dissociation of heme. A loss of one axial ligand or the hydrogen bonding interaction with Tyr240 resulted in an increase in the redox potential of the heme for CgHmuT to be reduced by dithionite, though the wild type was not reduced under physiological conditions. These results suggest that the heme environmental structure stabilizes the ferric heme binding in CgHmuT, which will be responsible for efficient heme uptake under aerobic conditions where Corynebacteria grow.

Haem-dependent dimerization of PGRMC1/Sigma-2 receptor facilitates cancer proliferation and chemoresistance
Yasuaki Kabe, Takanori Nakane, Ikko Koike, Tatsuya Yamamoto, Yuki Sugiura, Erisa Harada, Kenji Sugase, Tatsuro Shimamura, Mitsuyo Ohmura, Kazumi Muraoka, Ayumi Yamamoto, Takeshi Uchida, So Iwata, Yuki Yamaguchi, Elena Krayukhina, Masanori Noda, Hiroshi Handa, Koichiro Ishimori, Susumu Uchiyama, Takuya Kobayashi, Makoto Suematsu
NATURE COMMUNICATIONS, 7, 2016年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Amorphous Aggregation of Cytochrome c with Inherently Low Amyloidogenicity Is Characterized by the Metastability of Supersaturation and the Phase Diagram
Yuxi Lin, Jozsef Kardos, Mizue Imai, Tatsuya Ikenoue, Misaki Kinoshita, Toshihiko Sugiki, Koichiro Ishimori, Yuji Goto, Young-Ho Lee
LANGMUIR, 32, 8, 2010, 2022, 2016年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Cytoplasmic Heme-Binding Protein (HutX) from Vibrio cholerae Is an Intracellular Heme Transport Protein for the Heme-Degrading Enzyme, HutZ.
Yukari Sekine, Takehito Tanzawa, Yoshikazu Tanaka, Koichiro Ishimori, Takeshi Uchida
Biochemistry, 55, 6, 884, 93, 2016年02月16日, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Conformational Disorder of the Most Immature Cu, Zn-Superoxide Dismutase Leading to Amyotrophic Lateral Sclerosis
Yoshiaki Furukawa, Itsuki Anzai, Shuji Akiyama, Mizue Imai, Fatima Joy C. Cruz, Tomohide Saio, Kenichi Nagasawa, Takao Nomura, Koichiro Ishimori
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 291, 8, 4144, 4155, 2016年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Thermodynamics of protein-protein interactions examined by isothermal titration calorimetry
Ju Yaen Kim, Misaki Kinoshita, Takashi Inui, Genji Kurisu, Yuji Goto, Toshiharu Hase, Koichiro Ishimori, Young Ho Lee
Protein-Protein Interactions (PPIs): Types, Methods for Detection and Analysis, 67, 79, 2016年01月01日, ［査読有り］
論文集(書籍)内論文

Protein oxidation mediated by heme-induced active site conversion specific for heme-regulated transcription factor, iron response regulator
Chihiro Kitatsuji, Kozue Izumi, Shusuke Nambu, Masaki Kurogochi, Takeshi Uchida, Shin-Ichiro Nishimura, Kazuhiro Iwai, Mark R. O'Brian, Masao Ikeda-Saito, Koichiro Ishimori
SCIENTIFIC REPORTS, 6, 18703, 2016年01月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Investigation of the redox-dependent modulation of structure and dynamics in human cytochrome c
Mizue Imai, Tomohide Saio, Hiroyuki Kumeta, Takeshi Uchida, Fuyuhiko Inagaki, Koichiro Ishimori
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS, 469, 4, 978, 984, 2016年01月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

A Dye-Decolorizing Peroxidase from Vibrio cholerae
Takeshi Uchida, Miho Sasaki, Yoshikazu Tanaka, Koichiro Ishimorit
BIOCHEMISTRY, 54, 43, 6610, 6621, 2015年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Unique Heme Environmental Structures in Heme-regulated Proteins Using Heme as the Signaling Molecule
Koichiro Ishimori, Yuta Watanabe
CHEMISTRY LETTERS, 43, 11, 1680, 1689, 2014年11月, ［査読有り］
英語

Heme-Binding Properties of HupD Functioning as a Substrate-Binding Protein in a Heme-Uptake ABC-Transporter System in Listeria monocytogenes
Yasunori Okamoto, Hitomi Sawai, Mariko Ogura, Takeshi Uchida, Koichiro Ishimori, Takashi Hayashi, Shigetoshi Aono
BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN, 87, 10, 1140, 1146, 2014年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Molecular Mechanism for Heme-Mediated Inhibition of 5-Aminolevulinic Acid Synthase 1
Chihiro Kitatsuji, Mariko Ogura, Takeshi Uchida, Koichiro Ishimori, Shigetoshi Aono
BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN, 87, 9, 997, 1004, 2014年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Spectroscopic studies on HasA from Yersinia pseudotuberculosis.
Shin-Ichi Ozaki, Takehiro Sato, Yukari Sekine, Catharina T Migita, Takeshi Uchida, Koichiro Ishimori
Journal of inorganic biochemistry, 138, 31, 38, 2014年09月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Sequence and temperature dependence of the end-to-end collision dynamics of single-stranded DNA
Takanori Uzawa, Takashi Isoshima, Yoshihiro Ito, Koichiro Ishimori, Dmitrii E. Makarov, Kevin W. Plaxco
Biophysical Journal, 104, 11, 2485, 2492, 2013年06月04日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

A heme degradation enzyme, HutZ, from Vibrio cholerae.
Takeshi Uchida, Yukari Sekine, Toshitaka Matsui, Masao Ikeda-Saito, Koichiro Ishimori
Chemical communications (Cambridge, England), 48, 53, 6741, 3, 2012年07月07日, ［査読有り］, ［招待有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Effects of the bHLH domain on axial coordination of heme in the PAS-A domain of neuronal PAS domain protein 2 (NPAS2): Conversion from His119/Cys170 coordination to His119/His171 coordination
Takeshi Uchida, Ikuko Sagami, Toru Shimizu, Koichiro Ishimori, Teizo Kitagawa
JOURNAL OF INORGANIC BIOCHEMISTRY, 108, 188, 195, 2012年03月, ［査読有り］, ［招待有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Heme binding characteristics of mouse per1, a transcriptional regulatory factor associated with circadian rhythms
Nagata, R., Harada, M., Kitanishi, K., Igarashi, J., Uchida, T., Ishimori, K., Shimizu, T.
Circadian Rhythms: Biology, Cognition and Disorders, 133, 160, Circadian Rhythms: Biology, Cognition and Disorders, 2012年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Identification and Functional and Spectral Characterization of a Globin-coupled Histidine Kinase from Anaeromyxobacter sp Fw109-5
Kenichi Kitanishi, Kazuo Kobayashi, Takeshi Uchida, Koichiro Ishimori, Jotaro Igarashi, Toru Shimizu
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 286, 41, 35522, 35534, 2011年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

NMR basis for interprotein electron transfer gating between cytochrome c and cytochrome c oxidase
Koichi Sakamoto, Masakatsu Kamiya, Mizue Imai, Kyoko Shinzawa-Itoh, Takeshi Uchida, Keiichi Kawano, Shinya Yoshikawa, Koichiro Ishimori
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, 108, 30, 12271, 12276, 2011年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Probing Phenylalanine Environments in Oligomeric Structures with Pentafluorophenylalanine and Cyclohexylalanine
Takao Nomura, Rui Kamada, Issaku Ito, Koichi Sakamoto, Yoshiro Chuman, Koichiro Ishimori, Yasuyuki Shimohigashi, Kazuyasu Sakaguchi
BIOPOLYMERS, 95, 6, 410, 419, 2011年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Unusual Heme Binding in the Bacterial Iron Response Regulator Protein: Spectral Characterization of Heme Binding to the Heme Regulatory Motif
Haruto Ishikawa, Megumi Nakagaki, Ai Bamba, Takeshi Uchida, Hiroshi Hori, Mark R. O'Brian, Kazuhiro Iwai, Koichiro Ishimori
BIOCHEMISTRY, 50, 6, 1016, 1022, 2011年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Redox-controlled backbone dynamics of human cytochrome c revealed by N-15 NMR relaxation measurements
Koichi Sakamoto, Masakatsu Kamiya, Takeshi Uchida, Keiichi Kawano, Koichiro Ishimori
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS, 398, 2, 231, 236, 2010年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Molecular oxygen regulates the enzymatic activity of a heme-containing diguanylate cyclase (HemDGC) for the synthesis of cyclic di-GMP
Hitomi Sawai, Shiro Yoshioka, Takeshi Uchida, Mamoru Hyodo, Yoshihiro Hayakawa, Koichiro Ishimori, Shigetoshi Aono
BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-PROTEINS AND PROTEOMICS, 1804, 1, 166, 172, 2010年01月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Optical manipulation of proteins in aqueous solution
Yasuyuki Tsuboi, Tatsuya Shoji, Masayuki Nishino, Seiji Masuda, Koichiro Ishimori, Noboru Kitamura
APPLIED SURFACE SCIENCE, 255, 24, 9906, 9908, 2009年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Hierarchical folding mechanism of apomyoglobin revealed by ultra-fast H/D exchange coupled with 2D NMR
Takanori Uzawa, Chiaki Nishimura, Shuji Akiyama, Koichiro Ishimori, Satoshi Takahashi, H. Jane Dyson, Peter E. Wright
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, 105, 37, 13859, 13864, 2008年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Dehydration of main-chain amides in the final folding step of single-chain monellin revealed by time-resolved infrared spectroscopy
Tetsunari Kimura, Akio Maeda, Shingo Nishiguchi, Koichiro Ishimori, Isao Morishima, Takashi Konno, Yuji Goto, Satoshi Takahashi
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, 105, 36, 13391, 13396, 2008年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Heme-binding characteristics of the isolated PAS-A domain of mouse Per2, a transcriptional regulatory factor associated with circadian rhythms
Kenichi Kitanishi, Jotaro Igarashi, Koya Hayasaka, Naoki Hikage, Islam Saiful, Seigo Yamauchi, Takeshi Uchida, Koichiro Ishimori, Toru Shimizu
BIOCHEMISTRY, 47, 23, 6157, 6168, 2008年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Unique peroxidase reaction mechanism in prostaglandin endoperoxide H synthase-2 - Compound I in prostaglandin endoperoxide H synthase-2 can be formed without assistance by distal glutamine residue
Shizuo Ichimura, Takeshi Uchida, Shuhei Taniguchi, Shusuke Hira, Takehiko Tosha, Isao Morishima, Teizo Kitagawa, Koichiro Ishimori
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 282, 22, 16681, 16690, 2007年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Molecular basis of guanine nucleotide dissociation inhibitor activity of human neuroglobin by chemical cross-linking and mass spectrometry
Chihiro Kitatsuji, Masaki Kurogochi, Shin-Ichiro Nishimura, Koichiro Ishimori, Keisuke Wakasugi
JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY, 368, 1, 150, 160, 2007年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Volume profile analysis for protein folding
Koichiro Ishimori
Review of High Pressure Science and Technology/Koatsuryoku No Kagaku To Gijutsu, 17, 1, 13, 22, Japan Society of High Pressure Science and Technology, 2007年, ［査読有り］
日本語

Time-resolved small-angle X-ray scattering investigation of the folding dynamics of heme oxygenase: Implication of the scaling relationship for the submillisecond intermediates of protein folding
T Uzawa, T Kimura, K Ishimori, Morishima, I, T Matsui, M Ikeda-Saito, S Takahashi, S Akiyama, T Fujisawa
JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY, 357, 3, 997, 1008, 2006年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Dehydration in the folding of reduced cytochrome c revealed by the electron-transfer-triggered folding under high pressure
T Kimura, K Sakamoto, Morishima, I, K Ishimori
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 128, 3, 670, 671, 2006年01月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Japanese Only
Koichiro ISHIMORI
Seibutsu Butsuri, 46, 1, 1, 1, Biophysical Society of Japan, 2006年
研究論文（学術雑誌）

Absence of a detectable intermediate in the compound I formation of horseradish peroxidase at ambient temperature
M Shintaku, K Matsuura, S Yoshioka, S Takahashi, K Ishimori, Morishima, I
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 280, 49, 40934, 40938, 2005年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Involvement of heme regulatory motif in heme-mediated ubiquitination and degradation of IRP2
H Ishikawa, M Kato, H Hori, K Ishimori, T Kirisako, F Tokunaga, K Iwai
MOLECULAR CELL, 19, 2, 171, 181, 2005年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Specifically collapsed intermediate in the early stage of the folding of ribonuclease A
T Kimura, S Akiyama, T Uzawa, K Ishimori, Morishima, I, T Fujisawa, S Takahashi
JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY, 350, 2, 349, 362, 2005年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Two heme binding sites are involved in the regulated degradation of the bacterial iron response regulator (Irr) protein
JH Yang, K Ishimori, MR O'Brian
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 280, 9, 7671, 7676, 2005年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Structural diversities of active site in clinical azole-bound forms between sterol 14 alpha-demethylases ( CYP51s) from human and Mycobacterium tuberculosis
K Matsuura, S Yoshioka, T Tosha, H Hori, K Ishimori, T Kitagawa, Morishima, I, N Kagawa, MR Waterman
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 280, 10, 9088, 9096, 2005年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Electron transfer reaction in a single protein molecule observed by total internal reflection fluorescence microscopy
Y Furukawa, T Ban, D Hamada, K Ishimori, Y Goto, Morishima, I
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 127, 7, 2098, 2103, 2005年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Specific collapse followed by slow hydrogen-bond formation of beta-sheet in the folding of single-chain monellin
T Kimura, T Uzawa, K Ishimori, Morishima, I, S Takahashi, T Konno, S Akiyama, T Fujisawa
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, 102, 8, 2748, 2753, 2005年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Regulation Mechanism of Cytochrome P450cam-Catalyzed Oxygenation Reaction upon Putidaredoxin Binding
Takehiko TOSHA, Koichiro ISHIMORI, Isao MORISHIMA
Seibutsu Butsuri, 45, 2, 78, 83, Biophysical Society of Japan, 2005年, ［査読有り］
日本語, Structural changes in cytochrome P450 camphor monooxygenase (P450cam) upon the binding of the electron donor, putidaredoxin (Pdx), have been believed to be crucial for the P450cam catalysis. However, the regulation mechanism for the P450cam-catalyzed reaction by Pdx binding, so-called "effector function" of Pdx, was unclear due to the lack of the structural information on the Pdx-induced structural changes in P450cam. Here we summarize the recent progress in characterizing the Pdx-induced structural changes in P450cam by using NMR spectroscopy and site-directed mutagenesis. The current information would help us to understand the effector function of Pdx in the P450cam catalysis.

Steric effects of isoleucine 107 on heme reorientation reaction in human myoglobin
H Ishikawa, S Takahashi, K Ishimori, Morishima, I
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS, 324, 3, 1095, 1100, 2004年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Structural and functional characterization of "laboratory evolved" cytochrome P450cam mutants showing enhanced naphthalene oxygenation activity
K Matsuura, T Tosha, S Yoshioka, S Takahashi, K Ishimori, Morishima, I
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS, 323, 4, 1209, 1215, 2004年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

L358P mutation on cytochrome P450cam simulates structural changes upon putidaredoxin binding - The structural changes trigger electron transfer to oxy-P450cam from electron donors
T Tosha, S Yoshioka, K Ishimori, Morishima, I
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 279, 41, 42836, 42843, 2004年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Crystal structure of the cytochrome P450cam mutant that exhibits the same spectral perturbations induced by putidaredoxin binding
S Nagano, T Tosha, K Ishimori, Morishima, I, TL Poulos
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 279, 41, 42844, 42849, 2004年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Activation mechanisms of transcriptional regulator CooA revealed by small-angle X-ray scattering
S Akiyama, T Fujisawa, K Ishimori, Morishima, I, S Aon
JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY, 341, 3, 651, 668, 2004年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Dioxygen reduction by bo-type quinol oxidase from Escherichia coli studied by submillisecond-resolved freeze-quench EPR spectroscopy
K Matsuura, S Yoshioka, S Takahashi, K Ishimori, T Mogi, H Hori, Morishima, I
BIOCHEMISTRY, 43, 8, 2288, 2296, 2004年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Identification of Crucial Histidines for Heme Binding in the N-terminal Domain of the Heme-regulated eIF2α Kinase
Inuzuka T, Yun B.-G, Ishikawa H, Takahashi S, Hori H, Matts R.L, Ishimori K, Morishima I
Journal of Biological Chemistry, 279, 8, 6778, 6782, 2004年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Collapse and search dynamics of apomyoglobin folding revealed by submillisecond observations of α-helical content and compactness
Uzawa T, Akiyama S, Kimura T, Takahashi S, Ishimori K, Morishima I, Fujisawa T
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 101, 5, 1171, 1176, 2004年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

NMR study on the structural changes of cytochrome P450cam upon the complex formation with putidaredoxin - Functional significance of the putidaredoxin-induced structural changes
T Tosha, S Yoshioka, S Takahashi, K Ishimori, H Shimada, Morishima, I
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 278, 41, 39809, 39821, 2003年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Kinetic and spectroscopic characterization of a hydroperoxy compound in the reaction of native myoglobin with hydrogen peroxide
T Egawa, S Yoshioka, S Takahashi, H Hori, S Nagano, H Shimada, K Ishimori, Morishima, I, M Suematsu, Y Ishimura
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 278, 43, 41597, 41606, 2003年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

The observation of the dioxygen activation of cytochrome bo from Escherichia coli by submillisecond-resolved freeze quench EPR spectroscopy
K Matsuura, S Yoshioka, S Takahashi, K Ishimori, T Mogi, H Hori, Morishima, I
JOURNAL OF INORGANIC BIOCHEMISTRY, 96, 1, 188, 188, 2003年07月, ［査読有り］
英語

Identification of the ubiquitin-protein ligase that recognizes oxidized IRP2
K Yamanaka, H Ishikawa, Y Megumi, F Tokunaga, M Kanie, TA Rouault, Morishima, I, N Minato, K Ishimori, K Iwai
NATURE CELL BIOLOGY, 5, 4, 336, 340, 2003年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Iron hemiporphycene as a functional prosthetic group for myoglobin
S Neya, K Imai, H Hori, H Ishikawa, K Ishimori, D Okuno, S Nagatomo, T Hoshino, M Hata, N Funasaki
INORGANIC CHEMISTRY, 42, 5, 1456, 1461, 2003年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Activation of hydrogen peroxide in horseradish peroxidase occurs within ∼200 μs observed by a new freeze-quench device
Tanaka M, Matsuura K, Yoshioka S, Takahashi S, Ishimori K, Hori H, Morishima I
Biophysical Journal, 84, 3, 1998, 2004, 2003年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Activation of hydrogen peroxide in horseradish peroxidase occurs within approximately 200 micro s observed by a new freeze-quench device.
Motomasa Tanaka, Koji Matsuura, Shiro Yoshioka, Satoshi Takahashi, Koichiro Ishimori, Hiroshi Hori, Isao Morishima
Biophysical journal, 84, 3, 1998, 2004, 2003年03月, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, To observe the formation process of compound I in horseradish peroxidase (HRP), we developed a new freeze-quench device with approximately 200 micro s of the mixing-to-freezing time interval and observed the reaction between HRP and hydrogen peroxide (H(2)O(2)). The developed device consists of a submillisecond solution mixer and rotating copper or silver plates cooled at 77 K; it freezes the small droplets of mixed solution on the surface of the rotating plates. The ultraviolet-visible spectra of the sample quenched at approximately 1 ms after the mixing of HRP and H(2)O(2) suggest the formation of compound I. The electron paramagnetic resonance spectra of the same reaction quenched at approximately 200 micro s show a convex peak at g = 2.00, which is identified as compound I due to its microwave power and temperature dependencies. The absence of ferric signals in the electron paramagnetic resonance spectra of the quenched sample indicates that compound I is formed within approximately 200 micro s after mixing HRP and H(2)O(2). We conclude that the activation of H(2)O(2) in HRP at ambient temperature completes within approximately 200 micro s. The developed device can be generally applied to investigate the electronic structures of short-lived intermediates of metalloenzymes.

Roles of the proximal hydrogen bonding network in cytochrome P450(cam)-catalyzed oxygenation
S Yoshioka, T Tosha, S Takahashi, K Ishimori, H Hori, Morishima, I
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 124, 49, 14571, 14579, 2002年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

No-induced activation mechanism of the heme-regulated eiF2α kinase
Ishikawa H, Yun B.-G, Takahashi S, Hori H, Matts R.L, Ishimori K, Morishima I
Journal of the American Chemical Society, 124, 46, 13696, 13697, 2002年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Molecular mechanism of the electron transfer reaction in cytochrome P450(cam)-putidaredoxin: Roles of glutamine 360 at the heme proximal site
T Tosha, S Yoshioka, H Hori, S Takahashi, K Ishimori, Morishima, I
BIOCHEMISTRY, 41, 47, 13883, 13893, 2002年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Direct observation of the multistep helix formation of poly-L-glutamic acids
T Kimura, S Takahashi, S Akiyama, T Uzawa, K Ishimori, Morishima, I
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 124, 39, 11596, 11597, 2002年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Oxidation-state-dependent protein docking between cytochrome c and cytochrome b(5): High-pressure laser flash photolysis study
Y Furukawa, K Ishimori, Morishima, I
BIOCHEMISTRY, 41, 31, 9824, 9832, 2002年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Investigation of the electron-transfer mechanism by cross-linking between Zn-substituted myoglobin and cytochrome b(5)
Y Furukawa, F Matsuda, K Ishimori, Morishima, I
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 124, 15, 4008, 4019, 2002年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Conformational landscape of cytochrome c folding studied by microsecond-resolved small-angle x-ray scattering
S Akiyama, S Takahashi, T Kimura, K Ishimori, Morishima, I, Y Nishikawa, T Fujisawa
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, 99, 3, 1329, 1334, 2002年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Pressure Effects on the Intramolecular Electron Transfer Reactions in Hemoproteins
Yoshiaki Furukawa, Yoichi Sugiyama, Satoshi Takahashi, Koichiro Ishimori, Isao Morishima
187, Springer Nature, 2002年, ［査読有り］

Binding of CO at the Pro(2) side is crucial for the activation of CO-sensing transcriptional activator CooA - H-1 NMR spectroscopic studies
K Yamamoto, H Ishikawa, S Takahashi, K Ishimori, Morishima, I, H Nakajima, S Aono
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 276, 15, 11473, 11476, 2001年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Ligand migration in human myoglobin: Steric effects of isoleucine 107(G8) on O-2 and CO binding
H Ishikawa, T Uchida, S Takahashi, K Ishimori, Morishima, I
BIOPHYSICAL JOURNAL, 80, 3, 1507, 1517, 2001年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Ligand migration in human myoglobin: Steric effects of isoleucine 107(G8) on O-2 and CO binding
H Ishikawa, T Uchida, S Takahashi, K Ishimori, Morishima, I
BIOPHYSICAL JOURNAL, 80, 3, 1507, 1517, 2001年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Time-resolved hole-burning study on myoglobin: fluctuation of restricted water within distal pocket　　　　　　　　　　　　　　　
Shibata Y, Ishikawa H, Ishimori K, Morishima I
Biophysical Journal, 80, 1013, 1023, 2001年02月, ［査読有り］

Proximal cysteine residue is essential for the enzymatic activities of cytochrome P450(cam)
S Yoshioka, S Takahashi, H Hori, K Ishimori, Morishima, I
EUROPEAN JOURNAL OF BIOCHEMISTRY, 268, 2, 252, 259, 2001年01月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Proximal cysteine residue is essential for the enzymatic activities of cytochrome P450(cam)
S Yoshioka, S Takahashi, H Hori, K Ishimori, Morishima, I
EUROPEAN JOURNAL OF BIOCHEMISTRY, 268, 2, 252, 259, 2001年01月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Conversion of an electron-transfer protein into an oxygen binding protein: The axial cytochrome b(5) mutant with an unusually high O-2 affinity
M Ihara, M Shintaku, S Takahashi, K Ishimori, Morishima, I
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 122, 46, 11535, 11536, 2000年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Identification of histidine 77 as the axial heme ligand of carbonmonoxy CooA by picosecond time-resolved resonance Raman spectroscopy
T Uchida, H Ishikawa, K Ishimori, Morishima, I, H Nakajima, S Aono, Y Mizutani, T Kitagawa
BIOCHEMISTRY, 39, 42, 12747, 12752, 2000年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Electron transfer reactions in Zn-substituted cytochrome P450cam
Y Furukawa, K Ishimori, Morishima, I
BIOCHEMISTRY, 39, 36, 10996, 11004, 2000年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Unusual pressure effects on ligand rebinding to the human myoglobin leucine 29 mutants
T Uchida, K Ishimori, Morishima, I
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 275, 39, 30309, 30316, 2000年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Roles of the axial push effect in cytochrome P450cam studied with the site-directed mutagenesis at the heme proximal site
S Yoshioka, S Takahashi, K Ishimori, Morishima, I
JOURNAL OF INORGANIC BIOCHEMISTRY, 81, 3, 141, 151, 2000年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Stepwise formation of α-helices during cytochrome c folding
Akiyama S, Takahashi S, Ishimori K, Morishima I
Nature Structural Biology, 7, 6, 514, 520, 2000年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Functions of fluctuation in the heme-binding loops of cytochrome b(5) revealed in the process of heme incorporation
M Ihara, S Takahashi, K Ishimori, Morishima, I
BIOCHEMISTRY, 39, 20, 5961, 5970, 2000年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Substitution of the heme binding module in hemoglobin α- and β- subunits. Implication for different regulation mechanisms of the heme proximal structure between hemoglobin and myoglobin
Inaba K, Ishimori K, Imai K, Morishima I
Journal of Biological Chemistry, 275, 17, 12438, 12445, 2000年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Pressure dependence of the intramolecular electron transfer reaction in myoglobin reinvestigated
Y Furukawa, K Ishimori, Morishima, I
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B, 104, 8, 1817, 1825, 2000年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Pressure dependence of the intramolecular electron transfer reaction in myoglobin reinvestigated
Y Furukawa, K Ishimori, Morishima, I
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B, 104, 8, 1817, 1825, 2000年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Luminol activity of horseradish peroxidase mutants mimicking a proposed binding site for luminol in Arthromyces ramosus peroxidase
M Tanaka, K Ishimori, Morishima, I
BIOCHEMISTRY, 38, 32, 10463, 10473, 1999年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Direct electron transfer catalysed by recombinant forms of horseradish peroxidase: insight into the mechanism
A Lindgren, M Tanaka, T Ruzgas, L Gorton, Gazaryan, I, K Ishimori, Morishima, I
ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS, 1, 5, 171, 175, 1999年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Crystal structure of a protein with an artificial exon-shuffling, module M4-substituted chimera hemoglobin βα, at 2.5 Å resolution
Shirai T, Fujikake M, Yamane T, Inaba K, Ishimori K, Morishima I
Journal of Molecular Biology, 287, 2, 369, 382, 1999年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

CD measurements on the early folding intermediate of cytochrome c using the fast flow mixer
S Takahashi, S Akiyama, K Ishimori, Morishima, I
OLD AND NEW VIEWS OF PROTEIN FOLDING, 1194, 75, 84, 1999年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Detection of a tryptophan radical as an intermediate species in the reaction of horseradish peroxidase mutant (Phe-221 → Trp) and hydrogen peroxide
Morimoto A, Tanaka M, Takahashi S, Ishimori K, Hori H, Morishima I, Pond A.E, Dawson J.H
Chemtracts, 12, 2, 87, 95, 1999年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

The artificial α1β1-contact mutant hemoglobin, Hb Phe-35β, shows only small functional abnormalities
Nakatsukasa T, Nomura N, Miyazaki G, Imai K, Wada Y, Ishimori K, Morishima I, Morimoto H
FEBS Letters, 441, 1, 93, 96, 1998年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Structural and functional roles of heme binding module in globin proteins: Identification of the segment regulating the heme binding structure
K Inaba, K Ishimori, Morishima, I
JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY, 283, 1, 311, 327, 1998年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Heme environmental structure of CooA is modulated by the target DNA binding
T Uchida, H Ishikawa, S Takahashi, K Ishimori, Morishima, I, K Ohkubo, H Nakajima, S Aono
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 273, 32, 19988, 19992, 1998年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Design, construction, crystallization, and preliminary X-ray studies of a fine-tuning mutant (F133V) of module-substituted chimera hemoglobin
T Shirai, M Fujikake, T Yamane, K Inaba, K Ishimori, Morishima, I
PROTEINS-STRUCTURE FUNCTION AND BIOINFORMATICS, 32, 3, 263, 267, 1998年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Design, construction, crystallization, and preliminary X-ray studies of a fine-tuning mutant (F133V) of module-substituted chimera hemoglobin
T Shirai, M Fujikake, T Yamane, K Inaba, K Ishimori, Morishima, I
PROTEINS-STRUCTURE FUNCTION AND BIOINFORMATICS, 32, 3, 263, 267, 1998年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Roles of negatively charged surface residues of putidaredoxin in interactions with redox partners in P450cam monooxygenase system
M Aoki, K Ishimori, Morishima, I
BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-PROTEIN STRUCTURE AND MOLECULAR ENZYMOLOGY, 1386, 1, 157, 167, 1998年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

NMR studies of putidaredoxin: associations of putidaredoxin with NADH-putidaredoxin reductase and cytochrome P450cam
M Aoki, K Ishimori, Morishima, I
BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-PROTEIN STRUCTURE AND MOLECULAR ENZYMOLOGY, 1386, 1, 168, 178, 1998年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Roles of negatively charged surface residues of putidaredoxin in interactions with redox partners in P450cam monooxygenase system
M Aoki, K Ishimori, Morishima, I
BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-PROTEIN STRUCTURE AND MOLECULAR ENZYMOLOGY, 1386, 1, 157, 167, 1998年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

NMR studies of putidaredoxin: associations of putidaredoxin with NADH-putidaredoxin reductase and cytochrome P450cam
M Aoki, K Ishimori, Morishima, I
BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-PROTEIN STRUCTURE AND MOLECULAR ENZYMOLOGY, 1386, 1, 168, 178, 1998年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Detection of a tryptophan radical as an intermediate species in the reaction of horseradish peroxidase mutant (phe-221 → trp) and hydrogen peroxide
Morimoto A, Tanaka M, Takahashi S, Ishimori K, Hori H, Morishima I
Journal of Biological Chemistry, 273, 24, 14753, 14760, 1998年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Roles of valine-98 and glutamic acid-72 of putidaredoxin in the electron-transfer complexes with NADH-putidaredoxin reductase and P450cam
M Aoki, K Ishimori, Morishima, I, Y Wada
INORGANICA CHIMICA ACTA, 272, 1-2, 80, 88, 1998年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Roles of valine-98 and glutamic acid-72 of putidaredoxin in the electron-transfer complexes with NADH-putidaredoxin reductase and P450cam
M Aoki, K Ishimori, Morishima, I, Y Wada
INORGANICA CHIMICA ACTA, 272, 1-2, 80, 88, 1998年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Structure-activity relation of horseradish peroxidases as studied with mutations at heme distal and proximal sites
M Tanaka, A Morimoto, K Ishimori, Morishima, I
PURE AND APPLIED CHEMISTRY, 70, 4, 911, 916, 1998年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Structural and functional effects of pseudo-module substitution in hemoglobin subunits - New structural and functional units in globin structure
K Inaba, K Ishimori, K Imai, Morishima, I
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 273, 14, 8080, 8087, 1998年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Isothermal titration calorimetric studies on the associations of putidaredoxin to NADH-putidaredoxin reductase and P450cam
M Aoki, K Ishimori, H Fukada, K Takahashi, Morishima, I
BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-PROTEIN STRUCTURE AND MOLECULAR ENZYMOLOGY, 1384, 1, 180, 188, 1998年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Structural roles of the highly conserved Glu residue in the heme distal site of peroxidases
M Tanaka, K Ishimori, Morishima, I
BIOCHEMISTRY, 37, 8, 2629, 2638, 1998年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Catalytic roles of the distal site hydrogen bond network of peroxidases
S Nagano, M Tanaka, K Ishimori, Morishima, I, Y Watanabe, M Mukai, T Ogura, T Kitagawa
OXYGEN HOMEOSTASIS AND ITS DYNAMICS, 1, 354, 358, 1998年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Structureactivity relation of horseradish peroxidases as studied with mutations at heme distal and proximal sites
M. Tanaka, A. Morimoto, Koichiro Ishimori, I. Morishima
Pure and Applied Chemistry, 70, 4, Walter de Gruyter {GmbH}, 1998年01月01日, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

The effects of heme pocket hydrophobicity on the ligand binding dynamics in myoglobin as studied with leucine 29 mutants
T Uchida, K Ishimori, Morishima, I
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 272, 48, 30108, 30114, 1997年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Structural and functional roles of modules in hemoglobin - substitution of module M4 in hemoglobin subunits
K Inaba, K Wakasugi, K Ishimori, T Konno, M Kataoka, Morishima, I
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 272, 48, 30054, 30060, 1997年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Pressure effects on electron transfer rates in zinc/ruthenium modified myoglobins
Y Sugiyama, S Takahashi, K Ishimori, Morishima, I
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 119, 40, 9582, 9583, 1997年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

'Module'-substituted globins: Artificial exon shuffling among myoglobin, hemoglobin α-and β-subunits
Wakasugi K, Ishimori K, Morishima I
Biophysical Chemistry, 68, 1-3, 265, 273, 1997年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

‘Module’-substituted globins: Artificial exon shuffling among myoglobin, hemoglobin α- and β-subunits
Keisuke Wakasugi, Koichiro Ishimori, Isao Morishima
Biophysical Chemistry, 68, 1-3, 265, 273, 1997年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Hydrogen bond network in the distal site of peroxidases: Spectroscopic properties of Asn70 → Asp horseradish peroxidase mutant
Tanaka M, Nagano S, Ishimori K, Morishima I
Biochemistry, 36, 32, 9791, 9798, 1997年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Catalytic activities and structural properties of horseradish peroxidase distal His42 → Glu or Gln mutant
Tanaka M, Ishimori K, Mukai M, Kitagawa T, Morishima I
Biochemistry, 36, 32, 9889, 9898, 1997年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Mechanism of peroxidase activity as studied with some recombinant horseradish peroxidases
Motomasa Tanaka, Atsushi Morimoto, Koichiro Ishimori, Isao Morishima
Journal of Inorganic Biochemistry, 67, 1-4, 80, 80, Elsevier {BV}, 1997年07月, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Effects of concerted hydrogen bonding of distal histidine on active site structures of horseradish peroxidase. Resonance Raman studies with Asn70 mutants
M Mukai, S Nagano, M Tanaka, K Ishimori, Morishima, I, T Ogura, Y Watanabe, T Kitagawa
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 119, 7, 1758, 1766, 1997年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Effects of the intramolecular disulfide bond on ligand binding dynamics in myoglobin
T Uchida, M Unno, K Ishimori, Morishima, I
BIOCHEMISTRY, 36, 2, 324, 332, 1997年01月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Characterization of a mutant RecA protein that facilitates homologous genetic recombination but not recombinational DNA repair: RecA423
K Ishimori, S Sommer, A Bailone, M Takahashi, MM Cox, R Devoret
JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY, 264, 4, 696, 712, 1996年12月, ［査読有り］
英語

Catalytic roles of the distal site asparagine-histidine couple in peroxidases
S Nagano, M Tanaka, K Ishimori, Y Watanabe, Morishima, I
BIOCHEMISTRY, 35, 45, 14251, 14258, 1996年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

The distal glutamic acid as an acid-base catalyst in the distal site of horseradish peroxidase
M Tanaka, K Ishimori, Morishima, I
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS, 227, 2, 393, 399, 1996年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Preparation and reactions of myoglobin mutants bearing both proximal cysteine ligand and hydrophobic distal cavity: Protein models for the active site of P-450
T Matsui, S Nagano, K Ishimori, Y Watanabe, Morishima, I
BIOCHEMISTRY, 35, 40, 13118, 13124, 1996年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

NMR studies of recombinant cytochrome P450cam mutants
K Wakasugi, K Ishimori, Morishima, I
BIOCHIMIE, 78, 8-9, 763, 770, 1996年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Structure and function of module-substituted hemoproteins
Keisuke Wakasugi, Kenhi Inaba, Koichiro Ishimori, Isao Morishima
Journal of Inorganic Biochemistry, 59, 2-3, 435, 435, Elsevier {BV}, 1995年08月, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Module substitution in globins: Preparation and association characteristics of chimeric hemoglobin subunits and myoglobin
K Wakasugi, K Ishimori, Morishima, I
TRACING BIOLOGICAL EVOLUTION IN PROTEIN AND GENE STRUCTURES, 283, 295, 1995年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

HIGH-PRESSURE FLASH-PHOTOLYSIS STUDY OF HEMOPROTEIN - EFFECTS OF SUBSTRATE-ANALOGS ON THE RECOMBINATION OF CARBON-MONOXIDE TO CYTOCHROME P450(CAM)
M UNNO, K ISHIMORI, Y ISHIMURA, MORISHIMA, I
BIOCHEMISTRY, 33, 32, 9762, 9768, 1994年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

HIGH-PRESSURE FLASH-PHOTOLYSIS STUDY OF HEMOPROTEIN - EFFECTS OF SUBSTRATE-ANALOGS ON THE RECOMBINATION OF CARBON-MONOXIDE TO CYTOCHROME P450(CAM)
M UNNO, K ISHIMORI, Y ISHIMURA, MORISHIMA, I
BIOCHEMISTRY, 33, 32, 9762, 9768, 1994年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

"Module" substitution in hemoglobin subunits: Preparation and characterization of a "chimera βα-subunit"
Wakasugi K, Ishimori K, Imai K, Wada Y, Morishima I
Journal of Biological Chemistry, 269, 29, 18750, 18756, 1994年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Site-directed mutagenesis in hemoglobin: Functional and structural role of the penultimate tyrosine in the α subunit
Ishimori K, Hashimoto M, Imai K, Fushitani K, Miyazaki G, Morimoto H, Wada Y, Morishima I
Biochemistry, 33, 9, 2546, 2553, 1994年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Site-directed mutagenesis in hemoglobin: Functional and structural study of the intersubunit hydrogen bond of threonine-38(C3)α at the α1-β2 interface in human hemoglobin
Hashimoto M, Ishimori K, Imai K, Miyazaki G, Morimoto H, Wada Y, Morishima I
Biochemistry, 32, 49, 13688, 13695, 1993年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

NMR-STUDY OF HEME EXCHANGE-REACTION OF NATIVE MYOGLOBIN AND HEMOGLOBIN
K ISHIMORI, MORISHIMA, I
MAGNETIC RESONANCE IN CHEMISTRY, 31, 13, S113, S117, 1993年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Effects of intra- and intersubunit hydrogen bonds on the R-T transition in human hemoglobin as studied with α42(C7) and β145(HC2) mutations
Togi A, Ishimori K, Unno M, Konno T, Morishima I, Miyazaki G, Imai K
Biochemistry, 32, 38, 10165, 10169, 1993年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

ROLES OF PROXIMAL LIGAND IN HEME-PROTEINS - REPLACEMENT OF PROXIMAL HISTIDINE OF HUMAN MYOGLOBIN WITH CYSTEINE AND TYROSINE BY SITE-DIRECTED MUTAGENESIS AS MODELS FOR P-450, CHLOROPEROXIDASE, AND CATALASE
S ADACHI, S NAGANO, K ISHIMORI, Y WATANABE, MORISHIMA, I, T EGAWA, T KITAGAWA, R MAKINO
BIOCHEMISTRY, 32, 1, 241, 252, 1993年01月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Characterization and Molecular Design of Hemoproteins by Protein Engineering.
Koichiro ISHIMORI, Isao MORISHIMA
Seibutsu Butsuri, 33, 4, 212, 28, Biophysical Society of Japan, 1993年, ［査読有り］
日本語, Hemoproteins are a class of biologically important proteins which have three distinct functions: reversible oxygen transport (myoglobin and hemoglobin), reversible electron transfer (cytochrome b's and c's), and catalytic activity (cytochrome P-450's and peroxidases). Recent protein engineering techniques have played important roles in understanding the regulation mechanism of the various functions in hemoproteins. In this review, we discuss the regulation mechanism of enzymatic oxidation reactions, modular structure, and cooperative oxygen binding in hemoproteins by using amino acid substituted proteins.

ROLES OF PROXIMAL LIGAND IN HEME-PROTEINS - REPLACEMENT OF PROXIMAL HISTIDINE OF HUMAN MYOGLOBIN WITH CYSTEINE AND TYROSINE BY SITE-DIRECTED MUTAGENESIS AS MODELS FOR P-450, CHLOROPEROXIDASE, AND CATALASE
S ADACHI, S NAGANO, K ISHIMORI, Y WATANABE, MORISHIMA, I, T EGAWA, T KITAGAWA, R MAKINO
BIOCHEMISTRY, 32, 1, 241, 252, 1993年01月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

STRUCTURE AND LIGAND-BINDING PROPERTIES OF LEUCINE-29(B10) MUTANTS OF HUMAN MYOGLOBIN
S ADACHI, N SUNOHARA, K ISHIMORI, MORISHIMA, I
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 267, 18, 12614, 12621, 1992年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

STRUCTURE AND LIGAND-BINDING PROPERTIES OF LEUCINE-29(B10) MUTANTS OF HUMAN MYOGLOBIN
S ADACHI, N SUNOHARA, K ISHIMORI, MORISHIMA, I
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 267, 18, 12614, 12621, 1992年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Site-directed mutagenesis in hemoglobin: Functional and structural role of inter- and intrasubunit hydrogen bonds as studied with 37β and 145β mutations
Ishimori K, Imai K, Miyazaki G, Kitagawa T, Wada Y, Morimoto H, Morishima I
Biochemistry, 31, 12, 3256, 3264, 1992年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Pressure effects on carbon monoxide rebinding to the isolated α and β chains of human hemoglobin
Unno M, Ishimori K, Morishima I, Nakayama T, Hamanoue K
Biochemistry, 30, 44, 10679, 10685, 1991年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

ALTERATION OF HUMAN MYOGLOBIN PROXIMAL HISTIDINE TO CYSTEINE OR TYROSINE BY SITE-DIRECTED MUTAGENESIS - CHARACTERIZATION AND THEIR CATALYTIC ACTIVITIES
S ADACHI, S NAGANO, Y WATANABE, K ISHIMORI, MORISHIMA, I
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS, 180, 1, 138, 144, 1991年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Site-directed mutagenesis in haemoglobin. Functional role of tyrosine-42(C7)α at the α1-β2 interface
Imai K, Fushitani K, Miyazaki G, Ishimori K, Kitagawa T, Wada Y, Morimoto H, Morishima I, Shih D.T.-b, Tame J
Journal of Molecular Biology, 218, 4, 769, 778, 1991年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

HIGH-PRESSURE LASER PHOTOLYSIS STUDY OF HEMOPROTEINS - EFFECTS OF PRESSURE ON CARBON-MONOXIDE BINDING-DYNAMICS FOR R-STATE AND T-STATE HEMOGLOBINS
M UNNO, K ISHIMORI, MORISHIMA, I
BIOCHEMISTRY, 29, 44, 10199, 10205, 1990年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

CEREBRAL OXYGEN UTILIZATION ANALYZED BY THE USE OF O-17 AND ITS NUCLEAR-MAGNETIC-RESONANCE
T ARAI, SI NAKAO, K MORI, K ISHIMORI, MORISHIMA, I, T MIYAZAWA, B FRITZZIEROTH
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS, 169, 1, 153, 158, 1990年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Erratum: NMR study of human mutant hemoglobins synthesized in Escherichia coli. Consequences of tryosine α42 substitutions (Vol. 264 (1989) 14624-14626)
Ishimori, K., Morishima, I., Imai, K., fushitani, K., Miyazaki, G., Shih, D., Tame, J., Pagnier, J., Nagai, K.
Journal of Biological Chemistry, 265, 2, 1990年
研究論文（学術雑誌）

SITE-DIRECTED MUTAGENIC STUDIES ON THE MOLECULAR MECHANISM OF OXYGEN BINDING COOPERATIVITY IN HEMOGLOBIN
K IMAI, K ISHIMORI, K FUSHITANI, G MIYAZAKI, T KITAGAWA, Y WADA, H MORIMOTO, MORISHIMA, I, D SHIH, J TAME, K NAGAI
PROTEIN ENGINEERING //, 213, 218, 1990年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

RUTHENIUM IRON HYBRID HEMOGLOBINS AS A MODEL FOR PARTIALLY LIGANDED HEMOGLOBIN - OXYGEN EQUILIBRIUM CURVES AND RESONANCE RAMAN-SPECTRA
K ISHIMORI, A TSUNESHIGE, K IMAI, MORISHIMA, I
BIOCHEMISTRY, 28, 21, 8603, 8609, 1989年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

RUTHENIUM IRON HYBRID HEMOGLOBINS AS A MODEL FOR PARTIALLY LIGANDED HEMOGLOBIN - OXYGEN EQUILIBRIUM CURVES AND RESONANCE RAMAN-SPECTRA
K ISHIMORI, A TSUNESHIGE, K IMAI, MORISHIMA, I
BIOCHEMISTRY, 28, 21, 8603, 8609, 1989年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

NMR-STUDY OF HUMAN MUTANT HEMOGLOBINS SYNTHESIZED IN ESCHERICHIA-COLI - CONSEQUENCES OF TYROSINE-ALPHA-42 SUBSTITUTIONS
K ISHIMORI, MORISHIMA, I, K IMAI, K FUSHITANI, G MIYAZAKI, D SHIH, J TAME, J PEGNIER, K NIGAI
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 264, 25, 14624, 14626, 1989年09月, ［査読有り］
英語

The effects of pressure on O2 and CO binding kinetics for hemoproteins
Isao Morishima, Shinichi Adachi, Masaji Unno, Koichiro Ishimori
Journal of Inorganic Biochemistry, 36, 3-4, 314, 314, Elsevier {BV}, 1989年08月
研究論文（学術雑誌）

STUDY OF THE SPECIFIC HEME ORIENTATION IN RECONSTITUTED HEMOGLOBINS
K ISHIMORI, MORISHIMA, I
BIOCHEMISTRY, 27, 13, 4747, 4753, 1988年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

RUTHENIUM IRON HYBRID HEMOGLOBINS AS A MODEL FOR PARTIALLY LIGANDED HEMOGLOBIN - NMR-STUDIES OF THEIR TERTIARY AND QUATERNARY STRUCTURES
K ISHIMORI, MORISHIMA, I
BIOCHEMISTRY, 27, 11, 4060, 4066, 1988年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

DECREASED INTRACELLULAR FREE MAGNESIUM IN ERYTHROCYTES OF SPONTANEOUSLY HYPERTENSIVE RATS
T MATUURA, M KOHNO, Y KANAYAMA, K YASUNARI, K MURAKAWA, T TAKEDA, K ISHIMORI, MORISHIMA, I, T YONEZAWA
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS, 143, 3, 1012, 1017, 1987年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

INTERACTION OF FULLY LIGANDED VALENCY HYBRID HEMOGLOBIN WITH INOSITOL HEXAPHOSPHATE - IMPLICATION OF THE IHP-INDUCED T-STATE OF HUMAN ADULT METHEMOGLOBIN IN THE LOW-SPIN STATE
MORISHIMA, I, M HARA, K ISHIMORI
BIOCHEMISTRY, 25, 22, 7243, 7250, 1986年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

INTERACTION OF FULLY LIGANDED VALENCY HYBRID HEMOGLOBIN WITH INOSITOL HEXAPHOSPHATE - IMPLICATION OF THE IHP-INDUCED T-STATE OF HUMAN ADULT METHEMOGLOBIN IN THE LOW-SPIN STATE
MORISHIMA, I, M HARA, K ISHIMORI
BIOCHEMISTRY, 25, 22, 7243, 7250, 1986年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

NMR-STUDY OF HYBRID HEMOGLOBINS CONTAINING UNNATURAL HEME - EFFECT OF HEME MODIFICATION ON THEIR TERTIARY AND QUATERNARY STRUCTURES
K ISHIMORI, MORISHIMA, I
BIOCHEMISTRY, 25, 17, 4892, 4898, 1986年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

光誘起フォールディング反応ダイナミクスに対するクラウディング効果
藤原圭梧, 中曽根祐介, 中岡育也, 大田帆香, 川越聡一郎, 石森浩一郎, 斎尾智英, 寺嶋正秀, 日本化学会春季年会講演予稿集(Web), 104th, 2024年

タンパク質アンフォールディングを担うシャペロン複合体の構造解析
ZHU Haojie, 川越聡一郎, 久米田博之, 石森浩一郎, 齋尾智英, Abstracts. Annual Meeting of the NMR Society of Japan, 62nd (CD-ROM), 2023年

局所構造形成と連動したheat shock factor-1の会合状態変化
川越聡一郎, 馬渕拓哉, 馬渕拓哉, 久米田博之, 熊代宗弘, 石森浩一郎, 齋尾智英, 日本蛋白質科学会年会(Web), 23rd (CD-ROM), 2023年

新規光応答性シャペロンによる液-液相分離制御
太田帆香, 川越聡一郎, 川越聡一郎, 久米田博之, 石森浩一郎, 石森浩一郎, 齋尾智英, 日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web), 45th, 2022年

タンパク質折り畳みにおけるプロリン cis/trans異性化を調節するトリガー因子シャペロンの構造ダイナミクス
KAWAGOE Soichiro, KAWAGOE Soichiro, NAKAGAWA Hiroshi, KUMETA Hiroyuki, ISHIMORI Koichiro, SAIO Tomohide, 電子スピンサイエンス学会年会講演要旨集, 60th (CD-ROM), 2021年

電子伝達タンパク質シトクロムcを用いた難分解性色素分解酵素の設計
大村翼世, 石森浩一郎, 内田毅, 生体分子科学討論会講演要旨集, 47th, 2021年

光誘起フォールディング反応および分子シャペロンSecBとの相互作用カイネティクス
NAKAOKA Ikuya, NAKASONE Yusuke, OTA Honoka, KAWAGOE Soichiro, KAWAGOE Soichiro, ISHIMORI Koichiro, SAIO Tomohide, SAIO Tomohide, TERAZIMA Masahide, 生物物理(Web), 61, Supplement 1-2, 2021年

難分解性色素を分解可能なシトクロムcの設計と創製
大村翼世, 石森浩一郎, 内田毅, 酸化反応討論会講演要旨集, 53rd, 2020年

筋萎縮性側索硬化症原因タンパク質Fused in sarcoma(FUS)における液-液相分離制御機構の解明
川向ほの香, 齋尾智英, 石森浩一郎, 日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web), 43rd, 2020年

NMRおよびMDシミュレーションを用いた遷移状態での構造解析により調べたPPIアーゼシャペロンの触媒機構
KAWAGOE Soichiro, SAIO Tomohide, NAKAGAWA Hiroshi, KUMETA Hiroyuki, ISHIMORI Koichiro, 日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集, 20th (Web), 2020年

溶液中蛋白質構造解析のための常磁性金属イオンの解明
SAIO Tomohide, ISHIMORI Koichiro, 生物物理(Web), 60, Supplement 1-2, 2020年

毒性反復ペプチドによるFUS液-液相分離の調節不全への機構的洞察
KAWAMUKAI Honoka, SAIO Tomohide, ISHIMORI Koichiro, 日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集, 20th (Web), 2020年

コレラ菌由来DyP型ペルオキシダーゼ(VcDyP)の色素分解反応の機構解明と至適pHの変換
大村翼世, 石森浩一郎, 内田毅, 酸化反応討論会講演要旨集, 52nd, 2019年

ランタノイドイオンを用いたマルチドメインタンパク質MurDの構造分布解析
斉尾智英, 平松蒼野, 浅田瑞枝, 瀧下俊平, 中川洋, 中村敏和, 石森浩一郎, 日本細胞生物学会大会(Web), 71st, 2019年

タンパク質フォールディングにおける分子シャペロンの機能とメカニズム:立体構造と速度論からのアプローチ
斉尾智英, 石森浩一郎, 日本生化学会大会(Web), 92nd, 2019年

蛋白質巻き戻しにおけるトリガー因子とClpXシャペロンの協調作用の構造的基礎
ZHU Haojie, SAIO Tomohide, HOURY WalidA, ISHIMORI Koichiro, Abstracts. Annual Meeting of the NMR Society of Japan, 58th (CD-ROM), 2019年

重金属イオンを利用したマルチドメインタンパク質におけるドメイン間距離の測定
川向ほの香, 瀧下俊平, 齋尾智英, 齋尾智英, 石森浩一郎, 石森浩一郎, 日本生化学会大会(Web), 92nd, 2019年

立体構造と速度論から理解するトリガーファクターシャペロンの活性発現機構
斉尾智英, 川越聡一郎, KALODIMOS Charalampos, 石森浩一郎, 日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集, 18th, 2018年

最適pHの変換による染料脱色ペルオキシダーゼ(DyP)の活性制御【JST・京大機械翻訳】
大村翼世, 石森浩一郎, 内田毅, 金属の関与する生体関連反応シンポジウム講演要旨集, 28th (Web), 2018年

パルスEPRとGd³⁺を用いたマルチドメイン蛋白質MurDの立体構造変化の解析
平松蒼野, 齋尾智英, 浅田瑞枝, 瀧下俊平, 中村敏和, 石森浩一郎, 電子スピンサイエンス学会年会講演要旨集, 57th, 2018年

Complex Network Approach for Characterization of Protein Secondary Structure　　　　　　　　　　　　　　　
Shohei Konno, Takao Namiki, Koichiro Ishimori, Chem-Bio Informatics Society(CBI) Annual Meeting 2017 Abstracts Abstracts, P05-02, 2017年10月, ［査読有り］
英語, 研究発表ペーパー・要旨（全国大会，その他学術会議）

マルチドメインタンパク質における構造アンサンブルと各構造の存在比の解析
瀧下俊平, 齋尾智英, 齋尾智英, 齋尾智英, 平松蒼野, 久米田博之, 久米田博之, 清水和美, 石森浩一郎, 石森浩一郎, Abstracts. Annual Meeting of the NMR Society of Japan, 56th, 2017年

パルスEPRとGd³⁺を用いたマルチドメイン蛋白質MurDの構造変化解析
平松蒼野, 齋尾智英, 齋尾智英, 浅田瑞枝, 瀧下俊平, 中村敏和, 石森浩一郎, 日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集, 17th, 2017年

ヘム生合成制御因子Irrにおけるヘムによる標的DNAへの結合制御機構
南多娟, 内田毅, 齋尾智英, O’BRIAN Mark R., 石森浩一郎, 日本生化学会大会(Web), 90th, 2017年

ヘムを制御分子とする細胞内鉄濃度制御機構の構造化学的解明
小倉麻梨子, 齋尾智英, 内田毅, 田中秀明, 田中秀明, 栗栖源嗣, 栗栖源嗣, 岩井一宏, 石森浩一郎, 日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集, 17th, 2017年

Amorphous Aggregation of Cytochrome C with Inherently low Amyloidogenicity is Characterized by the Metastability of Supersaturation and the Phase Diagram
Yuxi Lin, Jozsef Kardos, Koichiro Ishimori, Yuji Goto, Young-Ho Lee, BIOPHYSICAL JOURNAL, 110, 3, 399A, 399A, 2016年02月
英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）

ヘム分解酵素HutZへのヘム輸送タンパク質HutXの構造・機能解析
関根由可里, 石森浩一郎, 内田毅, 日本化学会春季年会講演予稿集(CD-ROM), 96th, 2016年

ヘム分解酵素HutZにおけるヘム分解反応で生じた鉄による酵素活性の自己制御
道順暢彦, 関根由可里, 石森浩一郎, 内田毅, 日本化学会春季年会講演予稿集(CD-ROM), 96th, 2016年

コレラ菌由来ヘム分解酵素HutZのヘム分解反応機構
関根由可里, 道順暢彦, 石森浩一郎, 内田毅, 生体分子科学討論会講演要旨集, 43rd, 2016年

NMR法によるトリガーファクターシャペロンのプロリンcis-trans異性化触媒機能の作用機序解析
川越聡一郎, 斎尾智英, 斎尾智英, 久米田博之, 稲垣冬彦, 石森浩一郎, 日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集, 16th, 2016年

ナノディスクに再構成したVibrio cholerae由来シトクロムcbb3の構造,機能的評価
INOUE Masanao, SHIBATA Akihiro, IMAI Mizue, UCHIDA Takeshi, MURAMOTO Kazumasa, SHIRO Noritsugu, FURUKAWA Shinya, ISHIMORI Koichiro, 生物物理(Web), 56, Supplement 1-2, 2016年

ランタノイドイオンを用いたマルチドメインタンパク質の動的構造解析
瀧下俊平, 齋尾智英, 齋尾智英, 久米田博之, 稲垣冬彦, 石森浩一郎, 日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集, 16th, 2016年

鉄キレート剤の添加によるコレラ菌由来ヘム分解酵素HutZの活性抑制機構
道順暢彦, 関根由可里, 松井敏高, 石森浩一郎, 石森浩一郎, 内田毅, 内田毅, 東北大学多元物質科学研究所研究発表会講演予稿集, 15th, 2015年

Demetallation of Heme by Dye-Decolorizing Peroxidase from Vibrio cholerae
T. Uchida, K. Ishimori, T. Uchida, M. Sasaki, K. Ishimori, JOURNAL OF BIOLOGICAL INORGANIC CHEMISTRY, 19, S295, S295, 2014年03月
英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）

2P130 シトクロムc-シトクロムc酸化酵素間における電子伝達複合体形成機構の浸透圧を用いた解析(07. 水・水和/電解質,ポスター,第52回日本生物物理学会年会(2014年度))
Sato Wataru, Imai Mizue, Uchida Takeshi, Ito Kyoko, Yoshikawa Shinya, Ishimori Koichiro, 生物物理, 54, 1, S216, 2014年
一般社団法人 日本生物物理学会, 英語

3P101 細胞膜モデル「ナノディスク」を用いたハロロドプシンの三量体形成が持つ機能的意義(03. 膜蛋白質,ポスター,第52回日本生物物理学会年会(2014年度))
Suzuki Kenshiro, Yamamoto Ayumi, Tsukamoto Takashi, Kobashigawa Yoshihiro, Uchida Takeshi, Inagaki Fuyuhiko, Demura Makoto, Ishimori Koichiro, 生物物理, 54, 1, S265, 2014年
一般社団法人 日本生物物理学会, 英語

3P053 圧力効果を用いたシトクロムcの立体構造形成過程における脱水和機構の解析(01C. 蛋白質:物性,ポスター,第52回日本生物物理学会年会(2014年度))
Konno Shohei, Doi Kentaro, Uchida Takeshi, Ishimori Koichiro, 生物物理, 54, 1, S257, 2014年
一般社団法人 日本生物物理学会, 英語

2P041 ミトコンドリア呼吸鎖のシトクロムc-シトクロムc酸化酵素複合体における電子伝達反応の構造制御機構(01B. 蛋白質:構造機能相関,ポスター,第52回日本生物物理学会年会(2014年度))
Imai Mizue, Sato Wataru, Inoue Kaoru, Sakamoto Koichi, Shinzawa Kyoko, Uchida Takeshi, Yoshikawa Shinya, Ishimori Koichiro, 生物物理, 54, 1, S201, 2014年
一般社団法人 日本生物物理学会, 英語

HutZの活性中心近傍に存在する水素結合によるヘム分解活性の制御
関根由可里, 内田毅, 松井敏高, 齋藤正男, 石森浩一郎, 日本化学会講演予稿集, 93rd, 3, 2013年

3P127 浸透圧効果を利用したシトクロムc-シトクロムc酸化酵素電子伝達複合体における相互作用の解析(07.水・水和/電解質,ポスター,日本生物物理学会年会第51回(2013年度))
Sato Wataru, Imai Mizue, Uchida Takeshi, Ito Kyoko, Yoshikawa Shinya, Ishimori Koichiro, 生物物理, 53, 1, S232, 2013年
一般社団法人 日本生物物理学会, 英語

3P105 細胞膜モデル「ナノディスク」を用いたハロロドプシンの三量体形成が持つ機能的意義(03.膜蛋白質,ポスター,日本生物物理学会年会第51回(2013年度))
Suzuki Kenshiro, Yamamoto Ayumi, Tsukamoto Takashi, Kobashigawa Toshihiro, Uchida Takeshi, Inagaki Fuyuhiko, Demura Makoto, Ishimori Koichiro, 生物物理, 53, 1, S229, 2013年
一般社団法人 日本生物物理学会, 英語

ナノディスクを用いた膜タンパク質ハロロドプシンの機能解析
山本愛弓, 塚本卓, 小橋川敬博, 内田毅, 出村誠, 稲垣冬彦, 石森浩一郎, 日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集, 12th, 63, 2012年05月31日
日本語

生物物理の未来
石森 浩一郎, 伊藤 悦朗, 高田 彰二, 寺北 明久, 原田 慶恵, 望月 敦史, 安田 賢二, 若槻 壮市, 神取 秀樹, 木寺 詔紀, 生物物理, 52, 2, 83, 95, 2012年03月25日
The Biophysical Society of Japan General Incorporated Association, 日本語

Function of Heme Regulatory Motif in the Oxidative Modification for Transcriptional Regulation
TATSUKAWA Taira, UCHIDA Takeshi, ISHIMORI Koichiro, Peptide science : proceedings of the ... Japanese Peptide Symposium, 2011, 191, 192, 2012年03月01日
英語

ステロール生合成を触媒するタンパク質CYP51のPGRMC1による活性化機構の解明
畦地翔, 内田毅, 加部泰明, 末松誠, 石森浩一郎, 化学系学協会北海道支部冬季研究発表会講演要旨集, 2012, 2012年

COによるGAPDHを介した神経細胞防御機構の解明
加部泰明, 山本竜也, 内田毅, 石森浩一郎, 半田宏, 末松誠, 日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web), 35th, 2012年

コレラ菌由来ヘム分解酵素HutZのヘム周辺環境とその機能
関根由可里, 内田毅, 石森浩一郎, 日本化学会講演予稿集, 92nd, 3, 2012年

コレラ毒素産生性Vibrio cholerae由来HutZにおけるヘム分解機構の解明
関根由可里, 内田毅, 石森浩一郎, 化学系学協会北海道支部冬季研究発表会講演要旨集, 2012, 2012年

コレラ菌の鉄取り込み機構
内田毅, 関根由可里, 宗田壮一朗, 石森浩一郎, 生体分子科学討論会講演要旨集, 39th, 2012年

コレラ菌由来HutZによるヘム分解反応とその構造化学的知見
関根由可里, 内田毅, 石森浩一郎, 日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集, 12th, 2012年

コレラ菌由来HutZによるヘム分解活性と水素結合の役割
関根由可里, 内田毅, 松井敏高, 齋藤正男, 石森浩一郎, 酸化反応討論会講演要旨集, 45th, 2012年

コレラ菌由来に存在するヘムから鉄を引き抜く酵素の反応機構と構造
内田毅, 佐々木美穂, 関根由可里, 石森浩一郎, 酸化反応討論会講演要旨集, 45th, 2012年

ヘム/COによるGAPDHを介した細胞防御機構の解明
加部泰明, 内田毅, 山本竜也, 石森浩一郎, 半田宏, 末松誠, 生体分子科学討論会講演要旨集, 38th, 2011年

ガス分子応答性受容体の系統的探索と機能解明
加部泰明, 内田毅, 山本竜也, 堀内正, 石森浩一郎, 半田宏, 末松誠, 日本酸化ストレス学会学術集会プログラム・抄録集, 64th, 2011年

ミトコンドリアの呼吸鎖におけるシトクロムcと活性酸素の反応機構の解明
関根由可里, 内田毅, 石森浩一郎, 日本化学会講演予稿集, 91st, 3, 2011年

ヘムチオレート錯体の構造と酸化還元機能に及ぼすNH-S水素結合の特異な効果
鈴木潤, 山崎訓由, 泉康雄, 奥園希美子, 内田毅, 白川慶典, 山根健浩, 関根由可里, 加藤信樹, 石森浩一郎, 樋口恒彦, 生体分子科学討論会講演要旨集, 38th, 2011年

ミトコンドリア呼吸鎖でのシトクロムcによる新規の過酸化水素除去サイクルの検討
関根由可里, 内田毅, 石森浩一郎, 日本化学会北海道支部夏季研究発表会講演要旨集, 2011, 2011年

コレラ毒素産生性Vibrio cholerae由来HutZによるヘムの分解機構
関根由可里, 内田毅, 石森浩一郎, 日本化学会バイオテクノロジー部会シンポジウム講演要旨集, 14th, 2011年

3P-080 シトクロムcにおけるシトクロムc酸化酵素との電子伝達反応に重要なアミノ酸残基の検討(ヘム蛋白質,第47回日本生物物理学会年会)
Inoue Kaoru, Sakamoto Koichi, Nomoto Naoko, Uchida Takeshi, Shinzawa-Ito Kyoko, Yoshikawa Shinya, Ishimori Koichiro, 生物物理, 49, S164, 2009年
一般社団法人 日本生物物理学会, 英語

日本生物物理学会第45回年会報告生物物理若手奨励賞 : 第3回選考経過報告
美宅 成樹, 石森 浩一郎, 生物物理, 48, 1, 52, 55, 2008年01月25日
一般社団法人日本生物物理学会, 日本語

The heme-mediated oxidation mechanism of Irr
Kitatsuji Chihiro, Nakamura Atsushi, Kurogochi Masaki, Nishimura Shin-Ichiro, O'Brian Mark R, Ishimori Koichiro, YAKUGAKU ZASSHI-JOURNAL OF THE PHARMACEUTICAL SOCIETY OF JAPAN, 128, 43, 2008年, ［査読有り］

Report of Symposium on Gender Equality in the 45th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
Koichiro ISHIMORI, Seibutsu Butsuri, 48, 1, 056, 57, 2008年, ［招待有り］
Biophysical Society of Japan, 日本語

3P110 ヘムシャペロンタンパク質CcmEからアポシトクロムcへのヘム輸送過程の解析(ヘム蛋白質,ポスター発表,第45回日本生物物理学会年会)
内田 毅, 近藤 祐佳, 石森 浩一郎, 生物物理, 47, S230, 2007年
一般社団法人 日本生物物理学会, 英語

グロビン型センサードメインを有するセカンドメッセンジャー(c-di-GMP)合成酵素の酸素による活性制御
澤井仁美, 吉岡資郎, 内田毅, 兵藤守, 早川芳宏, 石森浩一郎, 青野重利, 生体分子科学討論会講演要旨集, 34th, 2007年

セカンドメッセンジャー(c-di-GMP)合成を制御する新規な酸素センサータンパク質の構造と性質
吉岡資郎, 澤井仁美, 内田毅, 兵藤守, 早川芳宏, 石森浩一郎, 青野重利, 酸化反応討論会講演要旨集, 40th, 2007年

Early Research in Biophysics Award
Shigeki MITAKU, Akinori KIDERA, Koichiro ISHIMORI, Seibutsu Butsuri, 47, 1, 059, 61, 2007年, ［招待有り］
Biophysical Society of Japan, 日本語

サブミリ秒H/D交換法とNMRによって観測されたアポミオグロビンの折り畳み中間体の構造ゆらぎ
鵜澤尊規, 西村千秋, 秋山修志, 石森浩一郎, 高橋聡, DYSON H. Jane, WRIGHT Peter E, Abstracts. Annual Meeting of the NMR Society of Japan, 45th, 38, 39, 2006年11月20日
日本語

Analysis of Stabilization by Substitution of Cyclohexylalanine for Phe341 in Hydrophobic Core of p53 Tetramer
NOMURA Takao, SAKAMOTO Koichi, KASAI Yusuke, CHUMAN Yoshiro, ISHIMORI Koichiro, SAKAGUCHI Kazuyasu, Peptide science : proceedings of the ... Japanese Peptide Symposium, 2005, 399, 402, 2006年03月01日
英語

S3f1-4 Generality of Initial Collapse Demonstrated by Scaling Relationship for Submillisecond Intermediates of Protein Folding(S3-f1: "Hydration Effects on Structure and Thermodynamics of Proteins,Symposia,Abstract,Meeting Program of EABS & BSJ 2006)
Uzawa Takanori, Kimura Tetsunari, Ishimori Koichiro, Morishima Isao, Matsui Toshitaka, Ikeda-Saito Masao, Takahashi Satoshi, Akiyama Shuji, Fujisawa Tetsuro, 生物物理, 46, 2, S139, 2006年
一般社団法人 日本生物物理学会, 英語

2P093 Volume Profile Analysis of Cytochrome c Folding by High Pressure Spectroscopy(31. Protein folding and misfolding (II),Poster Session,Abstract,Meeting Program of EABS & BSJ 2006)
Ehara Akiko, Sakamoto Koichi, Ishimori Koichiro, 生物物理, 46, 2, S319, 2006年
一般社団法人 日本生物物理学会, 英語

3P105 プロスタグランジン合成酵素-2のペルオキシダーゼ反応におけるヘム遠位側Gln189の役割の解明(ヘム蛋白質))
市村 想生, 谷口 修平, 森島 績, 石森 浩一郎, 生物物理, 45, S230, 2005年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

3P104 鉄濃度制御蛋白質IRP2におけるヘムの配位環境(ヘム蛋白質))
遠藤 良輔, 石川 春人, 内田 毅, 小林 一雄, 北川 禎三, 岩井 一宏, 石森 浩一郎, 生物物理, 45, S229, 2005年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

3P081 鉄濃度センサー蛋白質Irrにおけるヘムの配位環境とその制御機構(ヘム蛋白質))
中垣 恵実, 内田 毅, 小林 一雄, 石川 春人, 北川 禎三, 岩井 一宏, O'Brian Mark, 石森 浩一郎, 生物物理, 45, S224, 2005年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

3P065 サブミリ秒分割H/D交換とNMRを用いたアポミオグロビンの折り畳みにおけるヘリックス形成機構(蛋白質 C) 物性(安定性、折れたたみなど)))
鵜澤 尊規, 西村 千秋, 秋山 修志, 石森 浩一郎, 高橋 聡, Dyson Jane, Wright Peter, 生物物理, 45, 0, S220, 2005年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

2P077 ペルオキシダーゼ反応中間体におけるラジカル部位の設計による反応制御(ヘム蛋白質)
市村 想生, 当舎 武彦, 杉原 洋輔, 北川 禎三, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 44, S129, 2004年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

2P062 鉄濃度センサー蛋白質Irrにおけるヘムの親和性とその機能発現機構(ヘム蛋白質)
中垣 恵実, 馬場 藍, 石川 春人, 岩井 一宏, O'Brian Mark, 森島 績, 石森 浩一郎, 生物物理, 44, S125, 2004年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

2P066 X線溶液散乱法で見たCooAの転写調節メカニズム(ヘム蛋白質)
秋山 修志, 藤原 哲郎, 石森 浩一郎, 森島 績, 青野 重利, 生物物理, 44, S126, 2004年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

2P063 鉄濃度制御蛋白質IRP2におけるヘムの結合とその配位環境(ヘム蛋白質)
遠藤 良輔, 石川 春人, 岩井 一宏, 森島 績, 石森 浩一郎, 生物物理, 44, S125, 2004年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

2P076 ファージディスプレイ法を用いた新規人工ヘム蛋白質の構造安定化(ヘム蛋白質)
野上 薫, 高田 耕児, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 44, S128, 2004年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

3P017 高圧を利用した還元型シトクロムcの折り畳み機構における水分子の寄与の解明(蛋白質 C) 物性 : 安定性、折れたたみなど)
木村 哲就, 関山 直孝, 坂本 光一, 森島 績, 石森 浩一郎, 生物物理, 44, S194, 2004年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

3P023 ヘムオキシゲナーゼの折れ畳みにみるオリゴマー形成と初期収縮の意義(蛋白質 C) 物性 : 安定性、折れたたみなど)
鵜澤 尊規, 木村 哲就, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 秋山 修志, 藤澤 哲郎, 松井 敏高, 齋藤 正男, 生物物理, 44, S195, 2004年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

Direct observation of the multistep helix formation of poly-L-glutamic acids using microsecond-resolved FTIR and CD spectroscopies.
T Kimura, S Takahashi, S Akiyama, T Uzawa, K Ishimori, Morishima, I, BIOPHYSICAL JOURNAL, 84, 2, 162A, 162A, 2003年02月
英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）

X線小角散乱法でCooAの転写調節メカニズムに迫る
秋山 修志, 藤澤 哲郎, 前田 雄一郎, 石森 浩一郎, 森島 績, 青野 重利, 生物物理, 43, S91, 2003年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

シトクロムcの折れ畳み初期に形成する疎水性クラスターの性質
屋根 晃, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 43, S59, 2003年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

アポミオグロビンの折れ畳み過程における主鎖の収縮と三次構造の構築
鵜澤 尊規, 木村 哲就, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 秋山 修志, 藤澤 哲郎, 生物物理, 43, S60, 2003年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

コイルドコイルGCN4-p1'の折り畳み過程における揺らぎ領域の役割
木下 雅仁, 木村 哲就, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 43, S61, 2003年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

一本鎖モネリンの折り畳み機構に関する研究 : 二次構造形成過程と疎水性残基パッキング過程の追跡
木村 哲就, 高橋 聡, 今野 卓, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 43, S59, 2003年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

金属イオン結合ループを導入したミオグロビンでの酸素結合制御機構の解明
谷口 修平, 伊原 正喜, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 43, 0, S77, 2003年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

Myoglobin
2002年02月, ［査読有り］

3M1030 マイクロ秒分割FTIR分光法による一本鎖モネリンの折り畳み過程の観測(1.蛋白質(C)物性,一般講演,日本生物物理学会第40回年会)
木村 哲就, 高橋 聡, 今野 卓, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 42, 2, S190, 2002年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

1K0945 高速凍結EPR法を用いたシトクロムboの酸素還元反応における酸化還元中心の挙動(2.ヘム蛋白質,一般演題,日本生物物理学会第40回年会)
松浦 宏治, 吉岡 資郎, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 茂木 立志, 堀 洋, 生物物理, 42, 2, S60, 2002年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

1L1700 高いカタラーゼ活性を有する西洋ワサビペルオキシダーゼの作製とそのカタラーゼ活性上昇機構の解明(1.蛋白質(D)機能,一般演題,日本生物物理学会第40回年会)
広瀬 修市, 当舎 武彦, 島田 秀夫, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 42, 2, S72, 2002年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

1M1700 ファージディスプレイ法を用いた新規蛋白質の構造安定化における新手法の確立(1.蛋白質(F)蛋白工学/進化工学,一般演題,日本生物物理学会第40回年会)
杉 拓磨, 伊原 正喜, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 42, 2, S79, 2002年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

S3E04ミオグロビンにおけるモジュールシャッフリング
若杉 桂輔, 平 就介, 杉 拓磨, 中野 智美, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 41, S22, 2001年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

3P088IRPs-IRE配列認識部位と結合部位の機能の特性と相違
渡辺 孝太郎, 石川 春人, 岩井 一宏, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 41, S180, 2001年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

3P029サブミリ秒X線小角散乱測定を用いたアポミオグロビンの折れ畳み過程の研究
鵜澤 尊規, 秋山 修志, 木村 哲就, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 西川 幸宏, 藤沢 哲郎, 生物物理, 41, S166, 2001年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

2P086P450cam変異体から推測されるプチダレドキシン結合によるP450camの構造変化
当舎 武彦, 吉岡 資郎, 原田 治幸, 石森 浩一郎, Yano Jason, Poulos Thomas, 森島 績, 生物物理, 41, S117, 2001年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

2P016電子移動反応における蛋白質間での認識機構
古川 良明, 松田 史博, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 41, S99, 2001年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

2P040ペルオキシダーゼ類における反応中間体Compound Iのラジカル位置の制御
広瀬 修市, 新宅 将人, 吉岡 資郎, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 堀 洋, 生物物理, 41, S105, 2001年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

Local interaction is mainly important for the formation of apomyoglobin folding intermediate.
M Kondo, S Akiyama, S Takahashi, Y Harada, K Ishimori, Morishima, I, BIOPHYSICAL JOURNAL, 80, 1, 557A, 558A, 2001年01月
英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）

1F1330 圧力効果を利用した蛋白質間電子移動反応におけるConformational Gating機構の解明
古川 良明, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 40, S45, 2000年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

3A0930 高速液体混合装置を用いたリボヌクレアーゼA折れ畳み初期過程の研究
木村 哲就, 秋山 修志, 高橋 聡, 原田 最之, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 40, S161, 2000年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

1L1430 蛍光異方性を用いたヘム含有転写調節因子CooA-DNA結合活性の研究
山本 克彦, 石川 春人, 石森 浩一郎, 森島 績, 中島 洋, 青野 重利, 生物物理, 40, S93, 2000年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

1F1345 ヘモグロビンβ鎖におけるLeu28の酸素親和性制御メカニズムの解明
小西 一誠, 石川 春人, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 40, S45, 2000年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

3G1015 金属イオン結合ループを導入したミオグロビンの設計とその機能
西山 敦子, 伊原 正喜, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 40, 0, S187, 2000年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

3G1045 異種蛋白質間モジュール置換による新規人工蛋白質の作成に関する研究
伊原 正喜, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 40, 0, S187, 2000年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

Axial thiolate in cytochrome P450cam promotes the O-O bond scission by controlling the protonation site in the putative compound 0
S Yoshioka, S Takahashi, K Ishimori, Morishima, I, JOURNAL OF INORGANIC BIOCHEMISTRY, 74, 1-4, 346, 346, 1999年04月
英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）

Characterization of the heme environment in CooA by H-1 NMR spectroscopy
H Ishikawa, K Yamamoto, H Harada, K Ishimori, Morishima, I, H Nakajima, S Aono, JOURNAL OF INORGANIC BIOCHEMISTRY, 74, 1-4, 176, 176, 1999年04月
英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）

3PA002 高速液体混合装置を利用したシトクロムc折れ畳み初期過程における時分割CDスペクトル測定
秋山 修志, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 39, S149, 1999年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

2PA087 ヘモグロビンβ鎖の疎水性残基Leu28による配位子結合反応の制御に関する研究
小西 一誠, 石川 春人, 近藤 詩乃, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 39, S122, 1999年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

2PA094 転写調節因子CooAの機能発現に関与するヘム軸配位子の研究
山本 克彦, 石川 春人, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 中島 洋, 青野 重利, 生物物理, 39, S124, 1999年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

2PA088 亜鉛置換シトクロムP450camを用いた蛋白質間電子移動反応機構の解明
古川 良明, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 39, S122, 1999年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

1SF04 高速溶液ミキサーを使って調べた蛋白質の折れ畳みダイナミクス (<シンポジウム>タンパク質のフォールディング問題 : 立体構造予測から分子病理まで)
高橋 聡, 秋山 修志, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 39, S13, 1999年
一般社団法人 日本生物物理学会, 日本語

時間分解ホールバーニング分光によるZn置換ヘム蛋白質の構造揺らぎの観測
柴田 穣, 金子 理奈, 栗田 厚, 櫛田 孝司, 後藤 祐児, 古河 良明, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 38, 2, S38, 1998年09月07日
一般社団法人日本生物物理学会, 日本語

ミュータントヘモグロビンHb Phe35-βの機能の特性
中務 貴司, 野村 紀子, 宮崎 源太郎, 今井 清博, 和田 芳直, 森本 英樹, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 38, 2, S38, 1998年09月07日
一般社団法人日本生物物理学会, 日本語

圧力効果を利用した蛋白質内での電子移動反応機構の解明
古川 良明, 高橋 稔, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 38, 2, S38, 1998年09月07日
一般社団法人日本生物物理学会, 日本語

蛍光消光を用いたミオグロビンの巻き戻り中間状態の構造解析
谷岡 弘章, 秋山 修志, 稲葉 謙次, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 38, 2, S161, 1998年09月07日
一般社団法人日本生物物理学会, 日本語

27a-Q-5 時間分解ホールバーニング分光によるZn置換ヘム蛋白質の構造揺らぎの観測 : 蛋白質の個性
柴田 穣, 金子 理奈, 栗田 厚, 櫛田 孝司, 後藤 祐児, 古河 良明, 石森 浩一郎, 森島 績, 日本物理学会講演概要集, 53, 2, 854, 854, 1998年09月05日
一般社団法人日本物理学会, 日本語

CO依存型転写調節因子CooAのヘム近傍構造およびCO結合反応
内田 毅, 石川 春人, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 大久保 敬, 中島 洋, 下野 武司, 青野 重利, 生物物理, 37, S175, 1997年10月
一般社団法人日本生物物理学会, 日本語

ヘム結合モジュールを置換した人工グロビン蛋白質の構造と機能
稲葉 謙次, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 37, S98, 1997年10月
一般社団法人日本生物物理学会, 日本語

モジュール置換キメラヘモグロビンの結晶構造解析
白井 剛, 田中 道明, 藤掛 真広, 山根 隆, 稲葉 謙次, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 37, S97, 1997年10月
一般社団法人日本生物物理学会, 日本語

α1β1界面に位置する水素結合の切断によるHbの会合特性変化
近藤 詩乃, 稲葉 謙次, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 37, S96, 1997年10月
一般社団法人日本生物物理学会, 日本語

ペルオキシダーゼ類の遠位空間の保存されたグルタミン酸の役割
田中 元雅, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 37, S177, 1997年10月
一般社団法人日本生物物理学会, 日本語

脊椎動物ヘモグロビンにおけるアロステリック協同性の進化
片岡 宏隆, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 37, S177, 1997年10月
一般社団法人日本生物物理学会, 日本語

Cytochrome b_5における分子内電子移動反応の圧力依存性
古川 良明, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 37, S180, 1997年10月
一般社団法人日本生物物理学会, 日本語

部位特異的アミノ酸置換法によるミオグロビンのヘム表裏配向の認識機構の解明
石川 春人, 内田 毅, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 37, S176, 1997年10月
一般社団法人日本生物物理学会, 日本語

シトクロムb_5変異体H39Lの構造と機能
伊原 正喜, 高橋 聡, 石森 浩一郎, 森島 績, 生物物理, 37, S181, 1997年10月
一般社団法人日本生物物理学会, 日本語

Effects of Concerted Hydrogen Bonding of Distal Histidine on Active Site Structures of Horseradish Peroxidase ; Resonance Raman Studies with Asn-70 Mutants
NAGANO Shingo, MUKAI Masahiro, TANAKA Motomasa, ISHIMORI Koichiro, MORISHIMA Isao, OGURA Takashi, WATANABE Yoshihito, KITAGAWA Teizo, Keio journal of medicine, 45, S67, 1996年12月01日
英語

Design and engineering of module-substituted hemoproteins based on the exon-shuffling hypothesis
Morishima, I, K Wakasugi, K Inaba, K Ishimori, PROGRESS IN BIOPHYSICS & MOLECULAR BIOLOGY, 65, SA503, SA503, 1996年
英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）

Preparation and characterization of novel hemoproteins by module substitution in hemoglobin subunits
K Inaba, K Wakasugi, K Ishimori, Morishima, I, PROTEIN ENGINEERING, 8, 9, 50, 50, 1995年09月
英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）

Preparation and characterization of novel hemoproteins by module substitution in myoglobin and hemoglobin subunits
K Wakasugi, K Ishimori, Morishima, I, PROTEIN ENGINEERING, 8, 9, 39, 39, 1995年09月
英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）

遠位・近位ヒスチジンを置換したヒトミオグロビンの酵素活性
松井敏高, 永野真吾, 石森浩一郎, 渡辺芳人, 森島績, 日本化学会講演予稿集, 68th, 1994年

遠位・近位ヒスチジンを置換したヒトミオグロビンの酵素活性
松井敏高, 永野真吾, 石森浩一郎, 渡辺芳人, 森島績, 酸化反応討論会講演要旨集, 27th, 1994年

ヒトミオグロビンのヘム鉄軸配位子の置換 酸素添加反応に対する軸配位子の役割
永野真吾, 足立伸一, 石森浩一郎, 渡辺芳人, 森島績, 江川毅, 北川禎三, 酸化反応討論会講演要旨集, 25th, 1992年

Biophysical research in Hokkaido University, Japan.
Tomoyasu Aizawa, Makoto Demura, Kazutoshi Gohara, Hisashi Haga, Koichiro Ishimori, Masataka Kinjo, Tamiki Komatsuzaki, Katsumi Maenaka, Min Yao
2020年04月, 英語, ［査読有り］

Integrated bio-metal science: New frontiers of bio-metal science opened with cutting-edge techniques
Hitomi Sawai, Koichiro Ishimori
Biophysical Society of Japan, 2020年

魅力を失った科学者
石森 浩一郎
一般社団法人日本生物物理学会, 2006年01月25日, 日本語

タンパク質科学　　　　　　　　　　　　　　　
化学同人, 2005年

Protein Science　　　　　　　　　　　　　　　
Kagaku Dojin, 2005年

分子生物学的手法 (生物無機化学の新展開) -- (生物無機化学における研究手法の新展開)
石森 浩一郎, 森島 績
学会出版センタ-, 1995年03月, 日本語

ヘム酵素の機能発現と構造因子 (生物無機化学の新展開) -- (生物無機化学におけるモデル系は生体系にどこまで迫ることができるか)
渡辺 芳人, 石森 浩一郎, 森島 績
学会出版センタ-, 1995年03月, 日本語

タンパク質分子工学 - アミノ酸置換ヘムタンパク質の構造と機能 -
石森 浩一郎
日本化学会, 1992年02月01日, 日本語

Conserved loop of a phase modifier endows protein condensates with fluidity
Honoka Kawamukai, Motonori Matsusaki, Takanari Tanimoto, Mai Watabe, Ken Morishima, Shunsuke Tomita, Yoichi Shinkai, Tatsuya Niwa, Taro Mannen, Hiroyuki Kumeta, Hitoki Nanaura, Kotona Kato, Takuya Mabuchi, Yuichiro Aiba, Takeru Uehara, Noriyoshi Isozumi, Yoshika Hara, Shingo Kanemura, Hiroyoshi Matsumura, Kazuma Sugie, Koichiro Ishimori, Takahiro Muraoka, Masaaki Sugiyama, Masaki Okumura, Eiichiro Mori, Takuya Yoshizawa, Tomohide Saio
2024年07月04日, Cold Spring Harbor Laboratory
2024年07月04日 - 2024年07月04日, Abstract

Dipeptide repeats (DPRs) that are gene products from abnormal hexanucleotide repeat expansion inC9orf72trigger amyotrophic lateral sclerosis (ALS) through unknown mechanism. This study highlights, importin Karyopherinβ2 (Kapβ2), which is responsible for nuclear transport and phase modification of RNA-binding proteins (RBPs), as a major DPR target. We demonstrate DPR accumulation in the nucleus via Kapβ2-mediated transport, which results in dose-dependent toxicity observed in nematode and yeast models. In vitro interaction studies exploiting chemical probe arrays and biophysical measurements reveal multivalent DPR binding to Kapβ2, including at the conserved acidic loop. Refractive index and fluorescence imaging coupled with biochemical assays unveiled that binding of excess DPRs to the acidic loop turns a phase modifier Kapβ2 into phase disrupter, resulting more condensed and viscous RBP condensates. Our findings provides molecular insight intoC9orf72-ALS related to age and repeat expansion.

ストレスセンサーの会合を制御する多様な相互作用の分子機構(Molecular mechanisms of multiple interactions regulating stress sensor assembly)　　　　　　　　　　　　　　　
Kawagoe Soichiro, Mabuchi Takuya, Kumeta Hiroyuki, Matsusaki Motonori, Kumashiro Munehiro, Ishimori Koichiro, Saio Tomohide
生物物理, 2023年10月, (一社)日本生物物理学会, 英語
2023年10月 - 2023年10月

Oxidative phase transition of heat shock factor-1
Soichiro Kawagoe, Motonori Matsusaki, Koichiro Ishimori, Tomohide Saio
2021年12月03日, Cold Spring Harbor Laboratory
2021年12月03日 - 2021年12月03日, ABSTRACT

Heat shock factor 1 (Hsf1) was found as a central upregulator of molecular chaperones in stress adaptation, but it has recently been rediscovered as a major component of persistent nuclear stress bodies (nSBs). When the persistently stressed cells undergo apoptosis, the phase transition of nSBs from fluid to gel-like states is proposed to be an important event in switching the cell fate from survival to death. Nonetheless, how the phase separation and transition of nSBs are driven remain unanswered. In this study, we discovered that Hsf1 formed liquid-liquid phase separation dropletsin vitro, causing the assembly of Hsf1 to drive nSBs formation. Under oxidative conditions, disulfide-bonded and oligomerized Hsf1 formed gel-like and more condensed droplets, confirmed through fluorescence recovery, refractive index imaging, and light scattering. Then, on the basis of our results, we proposed that Hsf1 undergoes oxidative phase transition by sensing redox conditions potentially to drive the cell fate decision by nSBs.

2SJ-02 シトクロムc-シトクロムc酸化酵素間の電子伝達複合体における相互作用(2SJ タンパク質複合体研究の新展開:分子から超分子、凝集体まで,日本生物物理学会第49回年会(2011年度))
石森 浩一郎
生物物理, 2011年, 一般社団法人 日本生物物理学会, 英語
2011年 - 2011年

S14I4 ヘムをリガンドとするセンサー蛋白質の構造と機能(タンパク質リガンド相互作用,シンポジウム,第45回日本生物物理学会年会)
石森 浩一郎
生物物理, 2007年, 一般社団法人 日本生物物理学会, 英語
2007年 - 2007年

生命金属動態を制御するシグナル伝達の分子機構
科学研究費助成事業
2019年06月28日 - 2024年03月31日
石森 浩一郎
生命金属科学研究基盤の確立に向けての研究 昨年度に引き続きヘム生合成の鍵酵素アミノレブリン酸合成酵素（ALAS1）の機能発現制御機構と、細胞内鉄代謝制御機構における鉄制御蛋白質（IRP）の機能制御機構について、以下の研究を行う。
１．細胞内鉄代謝制御機構におけるIRPの機能制御機構解析 細胞内鉄濃度恒常性は、鉄の細胞内への取り込みや鉄を貯蔵する蛋白質を翻訳段階で制御するIRPによって維持されている。本研究課題により、このIRPの翻訳機能を制御するシグナル伝達因子として、ヘムが同定されたが、その結合部位については、アミノ酸変異によって部位が異なることが示唆され、野生型におけるヘム結合部位については確定させることができていなかった。今年度は公募班の岐阜薬科大学の平山が開発したヘム修飾プローブを適用することで、IRPのホモログ蛋白質の一つであるIRP1におけるヘム結合部位が、これまでもそのヘム結合が示唆されていたヘム結合モチーフ部位であると決定することができた。
２．鉄応答転写因子Furの新たな機能とその生物学的意義 多くのバクテリアに存在している鉄応答性転写因子Furは、細胞内で利用できる鉄量に応じて鉄取り込みなどの鉄代謝に関する蛋白質の転写制御を行うことで、細胞内鉄恒常性を維持している。しかし、コレラ菌のFurは、ニッケル代謝に関連する蛋白質群をコードしているnikオペロンを制御していることが見出され、その転写機能について、精製蛋白質を用いて検討したところ、ニッケルではなく鉄によって標的DNA配列であるFur boxへの結合が制御されることを見出した。さらに、このnikオペロンを構成する蛋白質の一つであるVC1098はヘムを結合し、その親和性はヘムを活性中心として結合する蛋白質に比べ低く、これまで未同定であったシトクロムc生合成におけるヘムシャペロンである可能性が示唆された。
日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 北海道大学, 19H05769

「生命金属科学」分野の創成による生体内金属動態の統合的研究
科学研究費助成事業
2019年06月28日 - 2024年03月31日
津本 浩平, 石森 浩一郎, 小椋 康光, 古川 良明, 青野 重利, 城 宜嗣, 高野 順平, 神戸 大朋
第1期の公募研究が参画したことから、ホームページを更新、毎月のニュースレター発行を継続、充実させた。前年度構築した連携研究・共同研究の積極的な実施体制を浸透させた。
総括班会議については、COVID-19の感染状況を鑑みてオンライン実施1回、対面とオンラインのハイブリッド実施2回の他、メール会議1回実施した。領域会議は、オンライン実施1回、ハイブリッド実施1回とした。領域会議地方巡業と銘打って、対面とオンラインでのハイブリッド方式での実施を東北大にて準備した（COVID-19感染状況からオンライン実施）。
また、領域の班会議やシンポジウムとは別に、生命金属科学関連分野の若手研究者を集めて「若手会」を設け、若い世代の人的交流を活発にする試みを開始した（3月にオンライン若手会を実施）。また、オンライン実施等となった、生化学会、化学会、薬学会等各種学術集会においても、合計11回のワークショップ、シンポジウムを共催したほか、生命金属に関連する合同年会（ConMetal2021）を共催し、研究成果を国内外に発信した。前年度の研究成果報告書を冊子としてまとめ、生命金属に関連する研究者に送付、御意見を頂き、領域運営に積極的に活用した。また、生命金属研究各領域の魅力について語り、融合研究を加速させるほか、一般社会にも広くアピールするため、IBmSウエブセミナーを領域内で合計12回にわたって実施した。特に公開可能な内容について順次ホームページで公開している。また、班員が中心となって進めている研究の最先端の内容をまとめた動画の作製に着手、領域内での十分な議論を踏まえ、公開を開始した。
日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 東京大学, 19H05760

ナノディスクを用いた膜結合金属蛋白質の集積配列による活性制御
科学研究費助成事業
2019年06月28日 - 2021年03月31日
石森 浩一郎, 内田 毅
光駆動塩素イオンポンプのハロロドプシン（HR）と、呼吸鎖末端で酸素分子の四電子還元を行うバクテリア由来シトクロム酸化酵素（cbb3）に注目して、そのナノディスク化と機能解析および機能分子への応用を試みた。ナノディスク化HRの光反応サイクルを多様な分光学的手法で解析したところ、効率的な光駆動塩素ポンプ駆動にはHR分子間相互作用、膜電荷とHRの相互作用、塩素イオン結合や解離に伴うHRの構造変化を許容する膜の柔軟性等が重要であることが示された。cbb3は電極に固定させることで、電気化学的な酸素分子の四電子還元反応を触媒として進行させることが確認でき、ナノディスク化でその活性の向上が期待される。
日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 北海道大学, 19K22193

細胞場夾雑系における圧力効果を用いた蛋白質の物理化学的特性解析法の確立と応用
科学研究費助成事業
2018年04月01日 - 2020年03月31日
石森 浩一郎
令和元年度も平成30年度に引き続き以下の項目について研究を進めたが、新学術領域研究「生命金属科学」の計画研究「生命金属動態を制御するシグナル伝達の分子機構」が採択されたため、年度途中で本研究課題は廃止となった。
①細胞場における蛋白質構造の「構造揺らぎ」の部位特異的，定量的評価 平成30年度に引き続き、蛋白質表面にTrpを導入したミオグロビンとシトクロムcの作成を試みた。いずれも安定なTrp導入蛋白質を得るために、そのTrp導入部位について検討したが、実際の変異体を作成する以前に課題が廃止となった。
②蛋白質立体構造形成反応 令和元年度はこれまでの研究で明らかになった脱水和に影響を及ぼすアミノ酸残基として、変性状態でヘムが配位するHis26に注目した。このHis26をヘムが配位しないGlnに置換した変異体を作成し、その立体構造過程における脱水和が細胞場環境においては野生型に比べどのように変化するのか追跡を試みたが、予備的な実験が終了する前に課題が廃止となった。
③蛋白質間電子伝達複合体形成反応 令和元年度はNMRの緩和解析により、Cyt cにおける構造揺らぎの大きな部位を特定したところ、CcOとの相互作用部位とは離れたHis33に構造揺らぎを反映した化学交換が観測された。このHis33はAsn103と水素結合を形成していることから、HisをPheに置換することでこの水素結合切断したところ、化学交換が消失し、構造揺らぎが抑制されたことが示された。さらに、このような構造揺らぎの抑制はCcOへの電子伝達速度の低下をもたらし、相互作用部位から離れた部位での構造揺らぎがCyt cの電子伝達活性を制御していることが示された。このような構造揺らぎが細胞場類似環境でどのように変化するのか明らかにすることを試みたが、NMRの測定条件を検討するところで本課題が廃止となった。
日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 北海道大学, 18H04531

ミトコンドリア呼吸鎖における電子伝達複合体の動的構造解析と電子伝達制御機構の解明
科学研究費助成事業
2016年04月01日 - 2019年03月31日
石森 浩一郎, 内田 毅, 齋尾 智英
細胞内のエネルギー生産に重要な酸素分子の水への還元は、ヘムを含む電子伝達蛋白質であるシトクロムcから膜結合蛋白質であるシトクロムc酸化酵素に電子が伝達されることで進行する。この電子伝達反応の分子機構を生体内に近い環境で検討し、その効率的な反応の進行には、シトクロムc酸化酵素とその周囲の膜構成成分との相互作用や、蛋白質構造の過渡的な変化である「構造的揺らぎ」、少数のアミノ酸残基による特異的な蛋白質間相互作用、さらには電子伝達経路における疎水的な環境が重要であることが明らかとなった。
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 16H04173

複合化活性部位を有する金属酸化酵素における感応性化学種の制御とその設計
科学研究費助成事業
2015年04月01日 - 2017年03月31日
石森 浩一郎
平成28年度の研究計画の各項目における研究成果は以下の通りである。


１．活性化Irrにおける活性部位の構造解析 昨年度に引き続き，NMRによるIrrの構造解析を進めるため、15N、13Cによるラベル化Irrの発現、単離、精製を行い、再現性良く高純度の安定同位体ラベルIrr収量を得ることができる手法を確立することができた。この安定同位体ラベルIrrを用いて、その15N-1H HSQCスペクトルを測定したが、NMRシグナルの分散が十分ではなく、立体構造解析可能なスペクトルを得ることができなかった。これは、これまでのIrr精製時には添加していた2価のマンガンイオンを、その常磁性によるNMR信号への影響を除くため添加しなかったことによって、Irrが安定な立体構造を形成できなかったためと考えられた。そこでこの常磁性の2価マンガンイオンの代わりに、反磁性の2価マグネシウムを加えて精製し、そのNMR測定を行ったが、NMR信号の分散は変化せず、マグネシウムイオンはIrrに結合しないと考えられた。そこで、同様に反磁性の2価亜鉛イオンを結合させることを試みたところ、分散したNMRスペクトルが得られ、その立体構造解析の指針が得られた。


２．アミノ酸置換による酸化反応の制御 Irrにおける酸化反応を制御するため、ヘム結合部位に位置するCys29をAlaに置換したところ、その酸化活性は大きく低下し、このCys29はIrrの酸化反応に重要な寄与をすることが明らかとなった。さらに、野生型では二量体を形成するIrrが、この変異により単量体化することが明らかとなった。以上の結果より、このヘム近傍に位置するCys29は酸化反応だけではなく、Irrにおける蛋白質間の会合状態についても大きな役割を果たしていることが新たに示された。
日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 北海道大学, 15H00909

水素原子レベルの時分割解析による呼吸鎖末端酸化酵素のプロトンポンプ機構の研究
科学研究費助成事業
2014年04月01日 - 2017年03月31日
吉川 信也, 石森 浩一郎, 館野 賢, 新澤 伊藤, 久保 稔, 玉田 太郎, 御前 智則
チトクロム酸化酵素は分子状酸素(O2)の還元によりプロトンポンプを駆動して、ATP合成に利用されるプロトン濃度勾配を形成する、生命維持に最も重要な酵素の一つである。本研究により、X線自由電子レーザー設備を活用して、本酵素の(i) O2還元中心の構造が決定され、(ii) O2がO2還元中心を構成している銅イオンに結合することによりプロトンポンプの逆流を遮断することが明らかされた。前者は５０年来の懸案を解決するものであり、後者は前者とともに本酵素のエネルギー変換機構を水素原子レベルで解明するという生命科学研究者の夢を現実のものとするものである。
日本学術振興会, 基盤研究(B), 兵庫県立大学, 26291033

ナノディスクを利用したミトコンドリア呼吸鎖における電子伝達機構の解析
科学研究費助成事業
2013年04月01日 - 2016年03月31日
石森 浩一郎, 内田 毅, 齋尾 智英
呼吸鎖電子伝達系末端のシトクロムc酸化酵素（CcO）を、生体膜モデルであるナノディスクに埋め込み、界面活性剤可溶化系よりも生体内に近い環境下でのCcOの機能を検討するとともに、ドッキングシミュレーションにより、これまで実験的には検討できなかったCcO上のシトクロムc（Cyt c）相互作用部位についても、その構造化学的知見を得ることに成功した。さらに、電子伝達機構を制御するうえで重要な蛋白質の構造揺らぎについて検討を行い、Cyt cは構造揺らぎが抑制された部分でCcOと相互作用することが示された。以上の結果から、Cyt cからCcOへの電子伝達反応を制御する動的な構造要因について検討を行った。
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 25288072

ヘムをシグナリング分子とする情報伝達システムの構造化学的基盤
科学研究費助成事業
2013年04月01日 - 2015年03月31日
石森 浩一郎
IRP制御複合体の蛋白質間相互作用解析 IRPと複合体を形成すると考えられるmRNAのIREに対する結合特性，および，ヘムによるIRE結合阻害効果を検討した。その結果，ゲルシフトアッセイでは，その蛋白質としての安定性が低いため，明確な結果が得られなかったIRP2のIRE親和性について，その解離定数はIRP1のおよそ50％程度の0.013 mMであることが示された。さらに，そのヘムによる阻害効果はついては，1当量のヘムの添加で明確な阻害効果が観測され，阻害効果が現れるまでに数当量のヘムが必要なIRP1に比べ，IRP2のほうが低濃度のヘムによって阻害がかかることが示された。このことは細胞内においてIRP2が主な鉄濃度センサーとして機能していることとも対応している。さらに，IRPのIREからの解離に関しては，精製蛋白質を用いた実験では，数十当量のヘムの添加が必要であり，細胞内においてはヘムシャペロンによるIRPへのヘムの輸送および添加と，そのヘム結合によるIRPのIREからの解離が示唆された。一方，細胞内において，鉄高濃度時にIRPと相互作用することでIRPをユビキチン化し，最終的にはその蛋白質分解を促進するFBXL-5蛋白質についても，その大量精製系の確立を試みた。種々のプロモーターの検討の結果，大腸菌としてRosetta (DE3)pLysSを用い，MBPとの融合蛋白質として発現するのが最も収量が多いことを見出し，FBXL-5の大量精製系を確立することに成功した。
制御系に関連した蛋白質の探索とその機能解析 IRPへヘムを輸送，供与する蛋白質を同定するため，IRPと相互作用する蛋白質の探索を試みた。探索系としては，酵母菌を用いたtwo-hybrid systemと，ヘムを磁気ビーズに結合させた手法について検討を行った。
日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 北海道大学, 25121701

活性部位の複合化による感応性化学種の制御を利用した酸化酵素の設計と創製
科学研究費助成事業
2013年04月01日 - 2015年03月31日
石森 浩一郎
活性化Irrの立体構造決定と酸素活性化機構の解明 昨年度に引き続き活性型Irrの構造決定を試み，本年度は特に，そのシグナル伝達分子としてのヘムの結合部位の立体構造について詳細に検討を行った。まず，これまでの研究から，その二段階酸素活性化の第一段階である分子状酸素の過酸化水素の活性化部位については，ラマンスペクトルの解析から，ヘモグロビンなど分子状酸素を安定に結合するタンパク質と異なり，分子状酸素を安定化する水素結合等の相互作用がないことが示され，容易にスーパーオキサイドアニオンが生成しすること，また，ヘム結合部位が疎水的なへムポケットではなく，容易に酸素分子へのプロトン化が起こり，過酸化水素の生成が誘起されることが示された。一方，もう一方のヘム結合部位であるヒスチジンクラスター領域は，昨年度の研究からヘムの分解と非ヘム鉄結合部位が形成されることが示され，さらに活性化Irrの質量分析の結果から，非ヘム鉄結合のアミノ酸としてHis63，His37等を同定することができた。これらの結果から，この非ヘム鉄結合部位は，過酸化水素を水酸ラジカルに活性化することで，自らのアミノ酸の酸化修飾を行うストレスセンサータンパク質PerRと同様な機能を有していることが示された。
酸化反応酵素としての利用を目指した分子設計 これまでの精製タンパク質を用いた実験から，Irrはタンパク質としての安定性が低く，また，溶存酸素と反応し自己酸化修飾反応が容易に誘起されることが明らかとなった。そこで，Irrを酸化反応に利用する環境として，Irrが安定に存在できる菌体内を検討し，in vivoの条件下で酸化反応を進行させることを試みるため，大腸菌内でIrrを発現する系を構築した。その結果，大腸菌内でIrrの発現を確認し，ヘム添加による酸化反応についてもその活性を検討できる系を構築することができた。
日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 北海道大学, 25109501

サブユニット特異的部分同位体ラベル化による巨大膜蛋白質の構造解析
科学研究費助成事業
2013年04月01日 - 2015年03月31日
石森 浩一郎, 内田 毅
細胞内のエネルギー生産器官であるミトコンドリアにおける電子伝達機構を解明するため，その電子伝達系の中枢を担うシトクロム酸化酵素について，NMRによる解析を可能なように安定同位体ラベルし，さらにこの酵素をナノディスク化することにより，生体内に近い膜結合状態での詳細な構造解析を実現することを試みた。バクテリア由来のシトクロム酸化酵素のナノディスク化再構成の結果から，巨大分子量膜結合蛋白質であっても安定同位体ラベルとナノディスク化で詳細な構造解析が可能であることを示した。
日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 25650016

ヘムをシグナリング分子とする情報伝達システムの構造化学的基盤
科学研究費助成事業
2011年04月01日 - 2013年03月31日
石森 浩一郎
Irr，IRPの標的DNA，RNAへの親和性 IrrやIRPの標的DNA，RNAへの親和性は，そのIrr-DNA，およびIRP-RNA複合体の結晶作成の上で重要であるが，これまではゲルシフトアッセイによる解離定数が見積もられただけで，その定量性は十分ではなかった．今年度は蛍光ラベルした標的DNAおよびRNAを用い，そのIrrやIRPへの結合による蛍光の偏光解消度から解離定数をより正確に見積もることを試み，その結果，それぞれ，220 ± 57 nM，6.85 ± 0.26 nMと決定することができた．さらにこの反応溶液中にヘムを添加することにより，蛍光の偏光解消は観測されず，ヘムの添加によって標的DNAやRNAへの結合が完全に阻害されることが確認できた．
IRPへおけるヘム結合ドメインの決定 完全長のIRPでは，発現に昆虫細胞系を用いるほかなく，その限られた精製蛋白質量と蛋白質の構造不安定性から，結晶形成の条件検討は非常に困難であった．そこで，完全長のIRPの結晶化と並行して，そのヘム結合ドメインのみの結晶構造解析を行うことで，ヘム結合の蛋白質構造に与える影響の解明を試みた．まず，IRP1におけるヘム結合部位の同定を目指して，ヘム結合部位と想定されるヘム制御モチーフ中のCys118とCys300の変異体を作成することで検討を行った．その結果，いずれの変異体においても，ヘム制御蛋白質に特徴的なヘム鉄とその軸配位子Cys間の伸縮振動のラマン線が観測され，ヘムはCys118とCys300に配位することが確認できた．さらに，これらのCys残基はそれぞれドメイン1（1-240）とドメイン2（241-367）にあることから，IRP1におけるヘム結合ドメインは，ドメイン1とドメイン2と決定でき，これらの発現系を大量発現・精製が可能な大腸菌で確立させることにより，その結晶化が期待できる．
日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 北海道大学, 23121501

新規ヘム標的タンパク質ＨＳＰ２７の細胞防御制御機構の解明
科学研究費助成事業
2011年 - 2013年
加部 泰明, 石森 浩一郎
ヘムは赤血球分化の過程で細胞内に数mMも蓄積されるが、このヘム毒性の回避機構は不明であった。我々は独自のアフィニティ精製技術を応用して、新規ヘム結合タンパク質としてHSP27を同定した。ヘムはHSP27と結合してその多量体構造を直接解離させて活性化してアポトーシス誘導を阻害することを見出した。さらに、HSP27の発現を薬剤誘導性に抑制出来るHSP27ノックダウンマウスの解析により、赤血球形成が始まるE13頃のマウス発生の時期に、HSP27ノックダウン特異的に胎生致死となる事が明らかとなった。また、成熟マウスにおいても赤血球分化能が著しく減少し、異常な形態の幹細胞の蓄積が多く認められた。
日本学術振興会, 基盤研究(C), 慶應義塾大学, 23570172

セグメントラベルと先端的NMR手法を駆使した高分子量蛋白質複合体の相互作用解析
科学研究費助成事業
2011年 - 2012年
石森 浩一郎, 内田 毅
生体内で重要な機能を果たしている高分子量蛋白質複合体の新たな構造解析手法として,セグメント安定同位体化ラベル法と先端的NMR手法としての転移交差飽和(TCS)法や残余双極子結合(RDC)法の応用を検討した.呼吸鎖末端の電子伝達反応であるシトクロムc(Cytc)とシトクロムc酸化酵素(CcO)の相互作用部位についてTCS法を応用し,CcOと直接相互作用しているCytcのアミノ酸残基を決定することに成功した.
日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 23657070

ヘムをシグナル伝達分子として機能する蛋白質制御系の構造化学的基盤
科学研究費助成事業
2009年 - 2011年
石森 浩一郎, 内田 毅
本研究では,ヘムを制御因子として機能するIrr(Iron Response Regulator)とIRP(Iron Regulatory Protein)におけるヘム結合様式と,その結合したヘムによる機能発現機構について検討を行った.Irrにおいては,ヘム結合部位を分光学的に同定するとともに,そのヘムに蛋白質の酸化修飾機構を明らかにした.IRPについても,新たにヘム結合部位を同定し,その機能的意義についても明らかにすることができた.これらの結果は,細胞内におけるヘムの新たな機能を示唆している.
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 21370040

高圧下蛍光分光システムによる蛋白質の構造的揺らぎの定量的解析
科学研究費助成事業
2009年 - 2010年
石森 浩一郎
本年度の主な研究成果は以下のとおりである.
FRETを用いた蛋白質における局所的線圧縮率の算出とその意義の検討 マッコウクジラミオグロビン(Mb)において,そのTrp14をPheに置換し,Eヘリックス末端近くのLys63をCysに置換することで,蛍光団であるAEDANSを63位に結合させたAEDANS修飾変異ミオグロビン,W14F/L63C-AEDNAS Mbを作成することに成功した.このAEDANS修飾変異ミオグロビンにおけるTrp14と,Cys63に結合したAEDANSとの間のFRET効率の圧力依存性について,昨年度に作成した高圧下蛍光分光システムを用いて検討した.この変異Mbは,295nmの励起光で発光する340nm付近のTrp残基に由来する蛍光強度が減少し,逆にAEDANS由来の460nm付近の蛍光を発するようになったことから,Trp14と63位に結合したAEDANSとの間にFRETが起こっていることが示された.これらの蛍光団間のFRET効率は,加圧に従い0.769(50気圧)から0.802(1500気圧)に上昇し,このことはTrp14とCys63位のAEDANS間の距離が加圧により短縮したことを示している.さらにこのFRET効率の定量的解析から,これら2点間の線圧縮率を求めると,3.1×10^<-10>m^2N^<-1>と見積られた.この値は,Mbの等温圧縮率から求めた3×10^<-11>m^2N^<-1>よりも大きく,また,ヘムと蛋白質表面に結合した金属錯体間の電子移動反応の圧力依存性から求めた3×10^<-11>～2×10^<-10>m^2N^<-1>に比べても大きいことから,Trp14とLys63の間の構造揺らぎは大きいと考えられた.このLys63が位置しているEヘリックスはミオグロビンにおける酸素結合部位を形成しており,ヘムに結合した酸素分子と水素結合しているHis64もその隣のアミノ酸残基として位置していることを考慮すると,本研究から得られた結果は,酸素分子が効率よくヘム鉄に結合するために,Eヘリックスの構造的な揺らぎは大きいことを意味している.
日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 北海道大学, 21107501

電子伝達蛋白質複合体の構造化学的解明とその会合・解離の分子機構
科学研究費助成事業
2008年 - 2009年
石森 浩一郎, 内田 毅
本年度に得られた研究成果の概要は以下のとおりである.
1.シトクロム酸化酵素(CcO)の結合により誘起されるシトクロムc(Cytc)における構造変化の解明Cyt cまその電子受容体であるCcOと結合し,CcO-Cytc電子伝達複合体を形成する際には,その立体構造が変化することで電子伝達反応を制御していると考えられる.一般にはこのような高分子量の膜蛋白質であるCcOを含む蛋白質複合体の構造解析は困難であるが,^<15>NラベルしたCyt cを用いて3D-^1H-^<15>N NOESYHSQC(^<15>N-edited NOESY)を用いることで,CcO結合によるCytcの構造変化を検出することに成功した.特に,本研究者等のこれまでの研究から推定されたCyt cのCcOに対する相互作用部位周辺がCcOの結合に伴い有意な構造変化が観測され,Cyt cはCcOと電子伝達複合体を形成する際にはその相互作用部位付近に特異的な構造変化を起こすことが示唆された.今後さらに定量的な構造解析を進めることにより,構造変化による電子伝達の制御機構が明らかになると期待できる.
2.ドッキングシミュレーションによるCcO側の会合部位の同定 東京大学の北尾准教授の研究グループと共同で,CcO-Cytc電子伝達複合体形成の際のCcO側の相互作用部位について検討を行った.剛体モデルを用いたドッキングシミュレーションの結果,Cyt c側の相互作用部位は本研究者らがNMRを用いて実験的に明らかにした部位と一致し,一方,CcO側も予想通り,負電荷と疎水性のアミノ酸残基による相互作用部位の形成が認められた.さらにここで得られた結果についてMDを適用することにより,さらに詳細にCcO)側の相互作用部位を明らかにすることで,CcO側からもCcO-Cytc間の電子伝達機構を解明できると期待できる.
日本学術振興会, 特定領域研究, 北海道大学, 20051002

高圧分光法を用いた蛋白質における構造的揺らぎの解析
科学研究費助成事業
2007年 - 2007年
石森 浩一郎, 内田 毅, 竹内 浩
蛋白質構造の構造的揺らぎを定量的に解明するため,人工的な分子内電子伝達蛋白質を設計し,その電子伝達速度の圧力依存性から算出した蛋白質構造における特定の2点問の線圧縮率と,多核多次元NMR法によるdistance geometryや緩和測定から得られる構造的揺らぎの結果を比較した.人工的な分子内電子伝達蛋白質であるルテニウム置換亜鉛ミオグロビン(48,81,83位にそれぞれRu錯体を修飾)の光励起によるZnからRu,あるいはその逆の電子移動過程の反応速度を,常圧から2000気圧程度までの圧力で追跡し,その圧力依存性から,その亜鉛ポルフィリンの亜鉛イオンと蛋白質表面に特異的に修飾したRu錯体間の距離は,Ru錯体の修飾位置(48,81,83位)によって,加圧により0.1から2Å程度,距離が短縮される場合(48位と伸張される場合(81,83位)が観測された.このような異方的な蛋白質構造の短縮・伸張は,緩和測定の結果から得られた局所的な運動性や,distance geometryとは相関がみられず,従来想定されていたように,アミノ酸残基の局部的な運動性や主鎖構造のずれが大きい部位で,必ずしも蛋白質構造の大きな揺らぎが起こっているのではないということを示すことができた.さらに,酸素結合蛋白質であるミオグロビンに比べ,外部からの配位子の結合がなく,そのヘム鉄が6配位構造であるシトクロムcについてもNMRによる緩和時間測定を行ない,主鎖構造の運動性について検討した.その結果,主鎖末端領域やループ領域にやや運動性の高い領域が観測されたものの,全体的にミオグロビンに比べ運動性が制限されている領域が多く,シトクロムcは,ミオグロビンに比べ,蛋白質構造上の揺らぎが小さいことを示唆している.
日本学術振興会, 特定領域研究, 北海道大学, 19029002

ヘム依存性転写制御複合体の構造と機能
科学研究費助成事業
2006年 - 2007年
石森 浩一郎, 内田 毅
ヘム依存性転写因子Irrにおける酸化修飾機構の詳細を検討するため,典型的なペプチド鎖の酸化修飾様式であるカルボニル化を認識する「Oxyblot」法を用いて検討したところ,過酸化水素のスカベンジャー試薬であるカタラーゼを添加した際に酸化修飾が大きく阻害されることを見出した.一方,OHラジカルやO_2-のスカベンジャー試薬の添加ではその阻害効果が見られなかったことから,Irrはヘムと分子状酸素の存在下で過酸化水素を産生し,この過酸化水素によってペプチド鎖の酸化修飾反応が引き起こされることが示された.さらに,以上のような過酸化水素の産生部位を同定するために,ヘムの軸配位子と想定されるCysやHisをそれぞれAlaに置換し,その酸化修飾反応を追跡したところ,His残基が連続しているHis117,His118,His119の置換により酸化修飾反応が大きく阻害されることが示された.しかし,この変異体において産生する過酸化水素の定量を行ったところ,野生型同様の産生能を示し,過酸化水素は酸化修飾には必須であるものの,ペプチド鎖への酸化修飾反応の直接的な活性種ではないことが示唆された.づまり,Irrによって産生された過酸化水素は,再びHis117,His118,His119付近の酸化活性化部位によって,さらに活性な酸化活性種に変換されることを示唆している.以上の結果からIrrにおける酸化修飾反応は,分子状酸素から過酸化水素を経た二段階の活性化反応で進行し,そこで生成した酸化活性種が蛋白質分解の端緒となることが考えられる.
日本学術振興会, 特定領域研究, 北海道大学, 18054002

圧力を用いた分子体積プロファイル解析による蛋白質立体構造形成過程での水分子の寄与
科学研究費助成事業
2006年 - 2007年
石森 浩一郎, 内田 毅
本年度の研究実績の概要は以下のとおりである。
1.疎水性アミノ酸残基からの脱水和の分子体積に対する寄与: 疎水性部位からの脱水和による部分分子体積減少の実験的確証を得るため、Cyt cの蛋白質表面に位置する親水性のAsp93を疎水性のLeuに置換し、この変異による立体構造形成に伴う体積変化を追跡した。その結果、この変異により、その立体構造形成による体積の減少量は、約5mLmol^<-1>程度増加した。
2.高圧下時分割蛍光観測システムの構築疎水性アミノ酸残基からの脱水和の分子体積に対する寄与: 蛋白質の立体構造形成機構を考える上で重要な遷移状態における水分子の挙動を解明するためには、活性化体積ΔV^≠を見積もる必要がある。従来、Cyt cでは、このΔV^≠を見積もるため、種々の圧力下におけるヘムの紫外可視吸収を利用してきたが、この手法では蛋白質部分の構造変化が直接には反映されない。そこで、立体構造形成により、ヘムに近接することでその蛍光強度が減少するTrpの蛍光に注目し、蛋白質部分の変化を直接観察することを試みた。高圧下での立体構造形成反応の追跡については、還元型CytcのCO結合体が非結合体に比べその安定性が低く、レーザー光照射によるヘム鉄からCO分子の解離より、立体構造形成反応が開始可能であることを利用した。その結果、高濃度の塩酸グアニジン存在下のCO結合還元型Cyt cや、COが結合しない酸化型Cyt cでは光照射により、有意な蛍光変化は観測されないが、3.6M塩酸グアニジン存在下のCO結合還元型型Cyt cでは光照射に伴い、蛍光強度の低下が観測された。これはCOの解離によって立体構造形成反応が進行したと考えられ、本装置を用いて種々の圧力下における蛋白質立体構造形成反応をその蛍光変化により、追跡できることが示された。現状では観測される蛍光の強度が弱いが、集光レンズの装着などにより、その強度を上げることで、再現性の良い定量的な測定が期待できる。
日本学術振興会, 特定領域研究, 北海道大学, 18031001

圧力を用いた蛋白質立体構造形成の遷移過程における水分子の寄与の解明
科学研究費助成事業
2004年 - 2005年
石森 浩一郎, 木村 哲哉
本研究では、水和水の挙動を反映する蛋白質の部分体積に注目し、チトクロムc(Cyt c)の立体構造形成過程の圧力依存性を測定することで、蛋白質立体構造形成における水の挙動について、以下の成果を得た。
1.塩酸グアニンジン存在下、天然状態と変性状態の平衡状態にあるCyt cについて、その平衡定数の圧力依存性から、部分モル体積の差(ΔV_)をより正確に求めたところ、天然状態の方が約25ml/mol小さいことが示された。Cyt cの立体構造形成におけるこのような負の体積変化は、疎水性部位からの水和水の解離(脱水和)による体積減少が顕著であることを示しており、その原因として疎水性の高い分子団であるヘム周りからの脱水和の寄与が示唆された。このような脱水和は、大きな正のエントロピー変化を伴い、変性状態から天然状態への立体構造形成に伴うペプチド鎖が失う莫大な構造エントロピーを相殺することで、蛋白質の立体構造形成をエネルギー的に有利にしていると考えられた。
2.初期収縮状態(collapsed state)から天然状態への構造形成のための活性化体積、つまりcollapsed stateから遷移状態までの部分体積の差(ΔV^*_)(-14ml/mol)と1.の結果を比較すると、その体積差は同程度であった。このことは、Cyt cにおいては、その変性状態から天然状態への立体構造形成の全過程で排出される水和水の個数と同程度の個数の水和水が、この遷移状態形成に脱水和することを意味している。つまり、Cyt cにおけるcollapsed stateから天然状態に至る遷移状態の段階で、既に天然状態に近い構造が形成されている可能性を示している。
日本学術振興会, 特定領域研究, 16041226

ヘムを情報伝達分子とする蛋白質の構造と機能及びそのシグナル伝達機構の解明
科学研究費助成事業
2003年 - 2005年
石森 浩一郎, 高橋 聡, 若杉 桂輔
本研究の遂行により,以前はその蛋白質構造や機能発現機構が明らかではなかった鉄代謝制御蛋白質(IRP2)と鉄濃度依存性転写因子(Irr)について,共鳴ラマン,紫外可視吸収,パルスラジオリシス等の物理化学的手法を駆使して,以下の点を明らかにすることができた.
1.ヘム鉄へのCys残基の配位の分光学的確認とヘム近傍構造の検討
IRP2,Irrともに鉄が3価の状態のヘムはHeme Regulatory Motifとよばれる配列中に存在するCys残基に配位することを,共鳴ラマンスペクトルを用いてそのFe-Cys結合の伸縮振動を観測することで,分光学的に初めて確認した.また,そのFe-Cys伸縮振動の波数から,ヘム-Cys間の結合は,従来報告されているCys配位のヘム蛋白質の結合よりもはるかに弱いことを明らかにした.
2.ヘム鉄の酸化状態に依存したヘム軸配位子交換
いずれの蛋白質もヘム鉄の還元により軸配位子であるCysは解離し,その代わりにこのCys残基付近に位置するHisが配位することを,紫外可視吸収,共鳴ラマンスペクトルを用いて分光学的に明らかにした.共鳴ラマンスペクトルにおけるFe-His伸縮振動の波数は中性のHisが配位していることを示し,酸素貯蔵ヘム蛋白質であるミオグロビンの値と類似であった.一方,CO付加体におけるFe-CおよびFeC-O伸縮振動の波数は,ヘム鉄に配位した気体分子と周辺のアミノ酸残基との相互作用は弱い場合に対応し,ミオグロビンのように安定な酸素付加体は形成しないことが示された.さらにパルスラジオリシスの実験から,この軸配位子置換の際には過渡的にHisが配位した5配位のヘムが存在し,このHis配位5配位ヘムに分子状酸素が結合することで,ポリペプチドの酸化修飾やその分解につながる活性酸素種が産生されることを提案した.
以上の結果は,これら2つの蛋白質の機能発現機構の解明において重要な指針を与えると考えられる.
日本学術振興会, 基盤研究(B), 15350101

急速凍結分光法を使った金属酵素およびセンサー蛋白質の反応機構の研究
科学研究費助成事業
2003年 - 2004年
石森 浩一郎, 高橋 聡, 堀 洋, 若杉 桂輔
本研究課題で得られた成果は以下のとおりである.
1.P450酵素における活性阻害剤の結合様式の検討
ヘム酵素であるP450はバクテリアから高等動物まで広く分布し,種々の薬物の代謝において重要な役割を担っている.したがって,感染症の原因となる真菌類のP450の機能を選択的に阻害できれば抗菌剤として有望な薬剤の開発が期待できる.そこで本研究課題では結核菌とヒトのP450(CYP51)に対する活性阻害剤であるいくつかのアゾール化合物について,その活性阻害様式を共鳴ラマンスペクトルやEPRを用いることで,構造化学的に検討した.その結果,アゾール環の置換基の立体障害とその疎水性度を制御することによって結核菌のP450のみ選択的に結合するアゾール化合物の分子設計が可能であることを示した.
2.ヘム酸化酵素中間体におけるラジカル位置の制御
ヘムを含む酸化酵素であるペルオキシターゼ類は多くの動植物に存在し,種々の酸化反応を触媒している.これらの酵素はその反応中間体としてラジカル種を形成するが,そのラジカルの位置については基質の大きさに依存して異なることが知られている.つまり,小さな基質の場合は蛋白質に埋め込まれたポルフィリン環上に,大きな基質の場合は蛋白質表面に露出したアミノ酸上に形成される.われわれは既に小さな基質に対する酸化酵素である西洋わさびペルオキシターゼ(HRP)について,蛋白質表面に芳香族アミノ酸を導入することで、ラジカル位置をポルフィリン環上から導入した芳香族アミノ酸に移動できることを報告してきた.今回,その移動したラジカル種による活性を検証するために,野生型のHRPでは反応性が低い立体障害の大きな基質を用いて検討したところ,蛋白質表面にラジカル種を有する変異体ではその活性が数十倍に増大し,ラジカル位置の制御によってヘム酵素の基質特異性が制御できることが示された.
日本学術振興会, 萌芽研究, 京都大学, 15657027

金属が関与するセンサーとスイッチのケミカルバイオロジー
科学研究費助成事業
2000年 - 2004年
西野 武士, 石浜 明, 斎藤 正男, 石森 浩一郎, 岩崎 俊雄, 岡本 研, 新井 賢一, 三浦 謹一郎, 京極 好正
研究組織は総括班(研究代表者、その他の計画研究代表者2名、評価委員3名および事務担当その他の分担者)および計画研究代表者全体会議である。
1)平成16年6月19日(午後1時より)に日本医科大学において、計画研究代表者全員および分担研究者,評価委員2名の出席で全体会議を持つた。会議では、それぞれの計画研究代表者の今までの成果と今後の計画を発表し、班員の連係および最終年度のまとめおよび成果公開の具体的計画を立て確認した。
とくに成果公開を重点におくことそのための3回の公開および関連学会でのシンポジウム開催が確認された。
2)平成16年度公開シンポジウムを横浜で開催した。生化学会と連動させ実質二日間の国際シンポジウムとなった。公開シンポジウムは生化学会直前にもかかわらず海外からの参加者5名に加え、総数70名を超えた。
3)また生化学会は初日午前であったが会場はほぼ満席に近く、成果については科学新聞でも大きく取り上げられた。
4)生物物理学会において代表である西野および斉藤が中心となり金属蛋白質に関するシンポジウムを計画した。
5)平成17年1月7日(午後1時より7時まで)および8日(午前9時より12時まで)に日本医科大学において、計画研究代表者全員および分担研究者、評価委員1名の出席で全体会議を持った。総括班会議では、それぞれの計画研究の進展状況および各種シンポジウムの報告がなされ、研究の進展状況と問題点が検討された。全体会議では代表者の1年間の成果を発表し、詳しく討論された。さらに最終年度でもあり5年間の研究成果の集約にむけ研究のまとめをと今後の計画の討論を行なった。
日本学術振興会, 特定領域研究, 日本医科大学, 12147207

構造及び機能単位としてのモジュールを組み合わせた新規蛋白質の分子設計と創製
科学研究費助成事業
2000年 - 2003年
森島 績, 若杉 桂輔, 高橋 聡, 石森 浩一郎
1.モジュール間相互作用の再生を目指した方法論の開発
ヘモグロビンα鎖のヘム結合モジュールをシトクロムb_5の対応する領域に導入したb_5αb_5を作製し、ランダム変異導入後、ヘム親和性を指標に構造力安定化している蛋白質のスクリーニングを行ったところ、ヘム結合モジュールに近接する特定の部位に変異が集中していた。そこで、構造上の歪みがかかっていると考えられるこれら残基に範囲をしぼってランダム変異を導入した変異体集団を作製し、さらに、スクリーニング過程に、崩れた構造の変異蛋白質を蛋白質分解酵素により除去するプロセスを新たに加え方法論の改良を行ったところ、モジュール置換蛋白質の安定性の向上に成功した。
2.新規機能性蛋白質の創製に成功
ヒトのトリプトファニルtRNA合成酵素(TrpRS)と相互作用する蛋白質を探索したところ、解糖系の酵素であるグリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ(GapDH)がTrpRSと結合することが明らかになった。TrpRSと結合するGapDHの結合部位の特定を試みるために、様々なキメラ蛋白質を作製した。ミオグロビン(Mb)のN末端側にGapDHのあるモジュールを融合したキメラ蛋白質は、野生型Mb同様、酸素を可逆的に配位でき、またGAPDH同様にTrpRSと会合する安定な新規蛋白質であることが明らかになった。
3.酸化ストレス応答性新規グロビン蛋白質の分子機構の解明とその知見に基づく人工蛋白質の設計
「ニューログロビン(Ngb)」には酸化ストレスに伴う神経細胞死を抑制する働きがあると指摘されている。今回、このNgbが脳神経系においてシグナル伝達系を制御する分子として機能しているという仮説を立て、Ngbが関与する脳神経シグナル伝達系を明らかにすることを目指した。その結果、酸化ストレス下で生成する鉄3価Ngbが細胞内シグナル伝達蛋白質であるGαと特異的に結合すること、他方、通常の酸素正常状態の鉄2価NgbはGαとは相互作用しないことを発見した。また、Ngbは酸化ストレス応答性のセンサー蛋白質として働き、酸化ストレスを受けた時のみGαと結合し、GαのGDP/GTP交換反応抑制蛋白質として機能することにより、神経細胞死を抑制することを明らかにした。さらに、Ngbに関しモジュール置換した種々のキメラ蛋白質を作製し、それらの解析を行うことにより、制御メカニズムを分子レベルで明らかにすることに成功した。
日本学術振興会, 特別推進研究, 京都大学, 12002008

セグメント特異的同位体ラベルP450を用いた電子伝達相互作用部位の解明
科学研究費助成事業
2002年 - 2002年
石森 浩一郎
チトクロムP450は炭化水素の特定部位を水酸化する酵素で,その温和な反応条件と反応位置の特異性から酵素化学的だけではなく,実用的,工業的にもその応用が注目されている.この酵素の水酸化反応においての解明するべき点の一つは,分子状酸素の活性化に必要な電子の供給機構であり,この電子伝達機構が解明され,その人工的制御が可能になればこの酵素の応用範囲が大きく広がることが期待される.本研究課題ではこのチトクロムP450における電子伝達機構の解明とその制御を目指して,NMRとペプチド鎖の同位体置換を組み合わせることで,代表的なチトクロムP450であるd-カンファーを基質とする緑膿菌のチトクロムP450(P450cam)と,その電子供与体であるプチダレドキシン(Pd)の電子伝達相互部位の決定,およびその電子伝達過程の制御機構について検討を行った.本研究で得られた主な結果は以下のとおりである.
1.P450camのNMRスペクトルを詳細に検討し,基質であるd-カンファーやヘム近傍に位置するスレオニン252に由来するNMRシグナルの帰属に成功した.
2.今回帰属したNMRシグナルを用いて電子供与体であるPdの結合によるP450camのヘム近傍の構造変化を検討し,Pd結合によりヘム面が傾き,ヘム鉄とd-カンファーとの距離が短くなることを見出した.このことは,ヘム鉄上で生成する活性酸素を効率的にd-カンファーに転移させる上で有利であると考えられた.
3.電子伝達相互作用部位と想定される領域を含むP450camのアミノ酸配列が無細胞系でも合成できることを示し,セグメント特異的同位体ラベルがP450camでも可能であると考えられた.しかし,実際のセグメント特異的同位体ラベルP450camの作製のためには,この配列の収率は低く,更なる反応条件の検討が必要であった.
日本学術振興会, 萌芽研究, 京都大学, 14658217

蛋白質の折れ畳み過程を追跡するための高速分光システムの開発
科学研究費助成事業
2000年 - 2001年
高橋 聡, 石森 浩一郎, 原田 最之
蛋白質の折り畳み過程を詳しく観察することで、蛋白質アミノ酸配列から折り畳み構造を予測するための手がかりを得ることを目的として、以下の装置開発を行った。1)蛋白質の折り畳み過程を開始するための高速の溶液混合装置の開発。石英板の間にミキシングプレートを挟み込むデザインのセルを開発し、約50マイクロ秒の溶液混合時間を、再現性良く達成することに成功した。このセルは、各種の分光測定が容易であるという特徴も持っている。2)高速の時分割CD測定装置の開発。蛋白質の二次構造の成長を観察するために、CDスペクトルの測定装置の開発を行った。高いスループットをもつプリズム分光器を開発し、光学遅延板を使ったCD測定を行った。開発した装置を使って、標準試料のCDスペクトルを測定することに成功したが、ミキシングセルと組み合わせることには成功していない。セルの光学歪みをできるだけ減らす工夫が必要である。
以上の装置開発をもとに、以下の研究成果をあげた。1)シトクロムcの折り畳み過程の時分割X線小角散乱の測定。開発した溶液混合セルを用いて、シトクロムcの折り畳み過程の時分割測定を行った。シトクロムcが、二次構造とコンパクトさを同期させて折り畳みを進めることを明らかにした。2)ポリグルタミン酸のコイルヘリックス転移過程の観察。蛋白質を構成する基本構造であるヘリックスが形成する過程を、開発した溶液混合装置を使って追跡した。測定の結果、コイルヘリックス転移には、いったん形成した短いヘリックス構造が、連結して長いヘリックスを作る過程があることを新しく明らかにした。3)アポミオグロビンの折り畳み過程の時分割測定。アポミオグロビンは7本のヘリックスを持つ蛋白質である。これらのヘリックスが段階的に形成する様子を、時分割測定により明らかにした。
日本学術振興会, 基盤研究(B), 京都大学, 12558081

金属酵素の不安定中間体を観測するための高速溶液混合実験システムの開発
科学研究費助成事業
1999年 - 2000年
森島 績, 高橋 聡, 石森 浩一郎
平成12年度はペルオキシターゼの活性中間体であるCompound Iの生成機構を検討するため,独自に開発した高速混合装置を用いて,西洋ワサビペルオキシターゼ(HRP)と過酸化水素との反応を追跡した。装置としては,本研究者らが開発した高速混合装置を改良することにより,時間分解能50マイクロ秒で可視紫外吸収スペクトルことに成功した。この装置を用いて,上記反応を追跡したところ,HRPの休止状態からCompound Iへのスペクトル変化が,ほぼ等吸収点をとりながら観測できた。このことは休止状態からCompound Iの変化において中間体が存在しないことを意味しているが,過酸化水素の濃度に対するCompound I生成速度の依存性は,速度論的な中間体が存在する明らかに飽和現象を示し,Michaelis-Menten型の解析をすることで,その寿命(半減期)が約10μ秒であることが明らかとなった。さらにこの値をもとに,このような寿命を持つ中間体を仮定したモデルを考え,反応後50マイクロ秒後の中間体の存在割合を求めたところ,約15%と見積もられ,その推定される紫外可視スペクトルは休止状態に類似した鉄3価高スピン型であった。このことは,Compound I生成の中間体として,従来想定されていた3価のヘム鉄にアニオン化した過酸化水素(HOO^-)が結合した鉄3価低スピン型ではなく,中性の過酸化水素(HOOH)が結合した状態であると推定できた。このような中間体を形成する反応機構として,中性の過酸化水素がヘム鉄に結合できるように,ヘム近傍の遠位ヒスチジンと遠位アルギニンが同時に過酸化水素と相互作用しているモデルを新たに提出した。
日本学術振興会, 基盤研究(B), 京都大学, 11554027

蛋白質構造の「揺らぎ」による電子移動過程の制御
科学研究費助成事業
1999年 - 2000年
森島 績, 若杉 桂輔, 高橋 聡, 石森 浩一郎
平成12年度は電子伝達蛋白質のモデル系として,亜鉛置換ミオグロビンとチトクロムb_5の系を構築し,レーザー光の照射による光誘起電子移動反応を検討することで,この電子移動反応における電子移動複合体に構造について考察を行った。従来,この系は電子移動反応を元にした会合定数が,等温適定実験からの会合定数よりはるかに小さいことが予想されており,電子移動を行える会合体は全会合体の一部であると考えられてきた。しかし,この系では,その会合が弱いことから電子移動反応を元にした正確な会合定数は,報告されておらず,実際に一部の会合体しか電子移動を行えないのかどうかは明確ではない。そこで,本研究ではこの系の会合における相互作用が静電的相互作用であることに注目し,イオン強度を下げることにより,Michaelis-Menten型の解析から,その会合定数を8.0x10^4M^<-1>と決定できた。一方,すべての会合体に対する結合定数を求めるために,亜鉛ミオグロビンの蛍光がチトクロムb_5により消光されることに注目した。その結果,会合定数は4.0x10^4M^<-1>と求めることができ,この値は,電子移動反応から求められた値とほぼ同程度であった。以上の結果は,亜鉛置換ミオグロビンとチトクロムb_5における電子移動はほとんどすべての会合体で起こっていることになり,従来の予想を否定する結果となった。さらに,電子移動反応のイオン強度依存性の結果から,この会合体は両蛋白質のヘム面が向かい合った状態であることが示唆され,これはマーカスの式から予想される電子移動反応の距離ともほぼ一致した。
日本学術振興会, 基盤研究(B), 京都大学, 11480191

タンパク質立体構造の比較・予測・デザイン
科学研究費助成事業
1995年 - 1999年
郷 信広, 野口 俊之, 由良 敬, 西川 建, 輪湖 博, 四方 哲也, 石森 浩一郎, 美宅 茂樹, 木寺 詔紀, 森島 績, 熊谷 泉, 梅山 秀明, 諏訪 牧子, 郷 信広
博物学グループ(郷、由良、輪湖、美宅、西川、梅山):2次構造の空間配置に着目した立体構造の比較による分類によって「類似立体構造に進化・機能的類縁関係が認められない場合、その立体構造には分子内点対称性がある」という「対称性ルール」を発見した(郷)。ポリメラーゼと転写因子に共通して見られるりん酸結合モジュール、ペルオキシダーゼの基質特異性を決定するモジュールを発見した(由良)。微細な原子レベルの類似性を同定する方法によってまったく異なった全体構造の中に共通の構造を持つ機能部位(ATP結合部位)を発見することができた(郷)。部分構造(モチーフ)を環境の情報を含んだ形でコード表現する方法を開発した(輪湖)。Thredingの評価関数(3D-1Dポテンシャル)を使ってグロビンの保存残基を解析し、Threding法による2次構造予測法の開発を行い高い精度を上げることを証明した(西川)。一方、膜タンパク質の立体構造予測では、バクテリオロドプシンの立体構造を正しく予測する方法論を確立した(美宅)。自動的に高精度でホモロジーモデリングをするプログラムシステムの構築を完成させた(梅山)。
デザイングループ(石森、四方):カタラーゼに対するランダムなアミノ酸変異の実験から、熱安定性、活性、はアミノ酸置換に対して極めてrobustであり、進化工学的機能最適化は、鎖長を長くすることによる配列空間の増大により、飛躍的な向上をもたらすことができることが分かった(四方)。モジュールを入れ替えたヘモグロビンのキメラタンパク質(モジュール置換タンパク質)の機能・構造を研究によって、ヘモグロビンの機能はモジュールを構造単位として実現していることが示された(石森)。
日本学術振興会, 重点領域研究, 07280101

複合酵素活性を有するキメラ型金属蛋白質の分子設計とその反応性
科学研究費助成事業
1996年 - 1997年
石森 浩一郎
本研究課題では、複合活性をもったキメラ型新規蛋白質について次の2点を中心に研究を行った。
1)天然における複合活性をもったキメラ型蛋白質、CooA蛋白質、の構造解析と機能発現のメカニズム CooA蛋白質はミオグロビン様のヘム結合部位とヘリックス-ターン-ヘリックスのDNA結合部位からなる、天然における複合活性キメラ型蛋白質と考えることができる。そのNMRスペクトルにおいては高磁場側にポルフィリン環の影響と考えられる多くのシグナルが観測され、また、その予備的な2次元NMRの結果からも、ヘム鉄へは従来指摘されていたヒスチジン以外にアルギニン残基あるいはリジン残基の配位が示唆された。一方、機能面からの評価として、配位子でありDNA結合活性を誘起する一酸化炭素の結合特性について検討を行ったところ、見かけ上の結合速度はミオグロビンなどの他のヘム蛋白質類と大きくは変わらないものの、ナノ秒以下の領域での再結合の割合が異常に大きく、ヘム鉄周辺の大きな立体障害が存在することが示された。このことは立体障害の大きな部位に一酸化炭素が結合することにより周辺の蛋白質構造も大きく変化し、その結果、DNA結合部位が形成されるという分子機構を示唆している。
2)モジュール置換を利用したキメラ型新規蛋白質の分子設計 グロビン蛋白質の系統的なモジュール置換により、従来提唱されているモジュールがさらに小さな構造単位「サブ-モジュール」に分割できることを明らかにした。この新たな「サブ-モジュール」のうち、ヘムに配位している近位ヒスチジンを含む20残基程度の領域は「ヘム結合モジュール」としてヘム近傍の構造、とくにヘムの電子状態やヒスチジンの配位構造を決定されることを示した。
日本学術振興会, 基盤研究(B), 京都大学, 08458175

高圧多次元NMR法の開発と応用
科学研究費助成事業
1995年 - 1997年
森島 績, 高橋 聡, 石森 浩一郎
本研究課題による主な研究成果は以下の通りである。
1)高圧多次元NMR法の測定条件の検討 本申請者らが従来応用してきたガラスキャピラリー(内径1mm以下)を用いて多次元NMRが測定可能かどうか検討した。常圧下での実験の結果、試料濃度10mM以上、積算時間約数十時間でプロトン核の2次元NMRが測定可能であることが結論づけられた。しかし、現有のプローブではプローブの底が浅く、従来用いていたガラスキャピラリーをそのまま使用することは不可能で、プローブ底の改造が必要であることがわかった。増圧機から直接耐圧試料管に圧力を伝達する方式も検討したが、実現は困難であった。
2)高圧レーザーフラッシュフォトリシスを用いた蛋白質の動的特性の解析 圧力は蛋白質構造の「揺らぎ」に摂動を与え、配位子結合反応などの動的特性に影響を与えることが知られている。そこで、ヘム蛋白質(ミオグロビン)における酵素やCOなどの配位子結合反応の分子機構を明らかにするため、高圧下でのレーザーフラッシュフォトリシスを検討した。その結果、ヘム近傍の疎水性アミノ酸残基がヘムポケット内の疎水性を調節することによって、配位子結合を制御していることが明らかになった。また、蛋白質中の電子移動反応についても同様に構造の「揺らぎ」の効果を検討するため、高圧下でのレーザーフラッシュフォトリシスを応用した。その結果、電子移動反応における移動経路や自由エネルギー差が蛋白質構造の「揺らぎ」によって影響され、反応速度が制御されうることを示した。
日本学術振興会, 基盤研究(A), 京都大学, 07558215

モジュール置換に基づく新機能ヘム蛋白質分子の設計と合成
科学研究費助成事業
1995年 - 1997年
森島 績, 高橋 聡, 石森 浩一郎
本研究課題で得られた主な研究成果は以下の2点である。
1)グロビン蛋白質間及びペルオキシターゼ類間でのモジュール置換ヘモグロビンサブユニット間、ヘモグロビンサブユニットとミオグロビン間、西洋わさびペルオキシターゼとシトクロムcペルオキシターゼ間でモジュール置換を行い、そのモジュール置換グロビンの構造安定性、構造解析、会合特性、酵素活性などのキャラクタリゼーションを行った。その結果、モジュール置換は多くの場合蛋白質構造の著しい不安定化をもたらし、期待される構造や機能の発現に至らなかった。このことは、構造、機能変換を目指したモジュール置換においては単にモジュールを交換するだけではなく、モジュール間の相互作用も十分考慮する必要があることを示している。
2)グロビン蛋白質における新たなモジュール構造の同定従来のモジュールの境界面とは異なった部位を境界面とする、新たなアミノ酸配列の単位でグロビン鎖の組換えを行ったところ、従来提唱されていたモジュールは最小の構造単位ではなく、さらにそれぞれのモジュールが2個に分割できることを実験的に示唆することができた。そこで実際に、従来の約半分の長さのアミノ酸配列の単位(サブモジュール)のうち、ヘム鉄に配位したヒスチジンを含む領域(サブモジュールm6)に注目し、いくつかのサブモジュールm6置換グロビン蛋白質を作製したところ、このサブモジュールm6の置換はヘムの電子状態やヘム鉄に配位したヒスチジンの配向に大きな影響を与えることが明らかになった。このことはサブモジュールm6が「ヘム結合モジュール」というべき構造単位であることを示している。
日本学術振興会, 基盤研究(A), 京都大学, 07409003

モジュール置換グロビン蛋白質の多量体化機構
科学研究費助成事業
1994年 - 1995年
石森 浩一郎
本研究課題では、天然界での蛋白質分子の分子進化における重要な過程であるエクソンシャッフリングを新たな蛋白質分子の設計に応用することを最終的な目的として、グロビン蛋白質におけるモジュール置換を系統的に行ない、単量体で存在するミオグロビン(Mb)とHbのサブユニット間にモジュール置換を行うことにより、グロビン蛋白質の多量体化機構とモジュール置換グロビン蛋白質の構造解析を試みた。作製を試みたMbとHbとのモジュール置換グロビン蛋白質は、M1からM3までがMb、M4にHbのモジュールを置換したMbMbα、MbMbβと、その逆の組み合わせのααMb、ββMbで、このうちββMbに関しては蛋白質の発現が認められなかったが、残りの3種類のモジュール置換グロビン蛋白質は、ヘムと定量的に結合し、ミオグロビン様のグロビン蛋白質を形成した。MbMbαは構造が不安定で、一部疎水性残基が露出しているためか、それ自身では非特異的な会合を示していたが、MbMbβ、ααMbはそれ自身で二量体を形成することが明らかとなった。さらに天然サブユニットとの会合特性は、いずれも天然βサブユニットと特異的にかつ安定に会合し、二量体を形成した。このことは、会合特性を持たないMbにHbのモジュールを導入することで、特異的にサブユニットを認識して会合する特性が付与できることを示している。しかし、熱変性や、円二色性の測定より、MbMbα以外のモジュール置換グロビン蛋白質においても二次構造の減少は顕著で、天然サブユニットに比べ蛋白質としての安定性は大きく低下していることが明らかになった。さらに詳細な検討を行うため、NMRを用いた構造解析を試みたが、これらモジュール置換蛋白質の高濃度領域での不安定性から、十分な結果は得られなかった。以上の結果は、新たな機能を持つ蛋白質の分子設計において、モジュール構造は基本となるものの、構造安定化のための処理、例えば部位特異的アミノ酸置換や他の蛋白質との会合体形成などが必要であることを示している。
日本学術振興会, 一般研究(C), 京都大学, 06808058

モジュール置換による新規金属蛋白質の分子設計
科学研究費助成事業
1993年 - 1993年
石森 浩一郎
蛋白質の立体構造の詳細な検討から、多くの蛋白質は、モジュールと呼ばれる構造的にほぼ独立した部分の集合体であることが明らかになってきている。しかし、そのモジュール構造と蛋白質全体の構造と機能との相関についての実験的研究はほとんど報告されていない。本研究では金属蛋白質のうち、モジュール構造をとることが知られているミオロビン、ヘモグロビンなどのグロビン蛋白質に注目し、そのモジュール置換により、新規な構造や機能の分子設計、とくに多量形成能と酸素親和性の制御について検討をおこなった。
天然のミオロビンやヘモグロビンの単離鎖(alpha,beta)は単独では安定な多量体構造をとれないのに対し、2種のヘモグロビンの単離鎖を混合することによりalpha2beta2型の安定な四量体構造が形成される。立体構造とアミノ酸配列からモジュールF4がサブユニット会合に関与していることが示唆されており、実際、我々の従来の研究から天然のbeta鎖のモジュールF4をalpha鎖のものに置換したChimera-betaalphaグロビンは、天然のbeta鎖と特異的に結合し、Chimera-betaalpha2beta2型四量体が生成することを見いだしてきた。今回、これらモジュール置換蛋白質の機能を詳細に検討することにより、Chimera-betaalpha2beta2型四量体が生成する際には、天然での四量体形成時(alpha2beta2)と同様に、酸素親和性が低下することが確認でき、このことはモジュールF4は単に蛋白質を会合させるだけでなく、会合体の機能をも制御することが明かとなった。さらに、単量体でしか存在しないミオグロビンを多量化するため、ヘモグロビンのモジュールF4を含むモジュール置換ミオグロビン2種(Chimera-Mbalpha,Chimera-Mbbeta)を設計し、単離、生成することに成功した。現在、その会合特性と機能変化を検討している。
日本学術振興会, 奨励研究(A), 京都大学, 05858089

高圧下レーザーフォトリシス法によるヘム蛋白質の構造と機能の動的解析
科学研究費助成事業
1991年 - 1992年
森島 績, 石森 浩一郎, 渡辺 芳人
本研究では、以下の4点について研究を行なった。
1 アミノ酸置換ミオグロビンにおける配位子結合反応の動的解析 ヘム近傍の疎水性アミノ酸残基は、ヘム蛋白質の配位子結合反応に大きな役割を果たしているものと考えられている。疎水性クラスターを形成する29位のロイシンを立体障害の異なる他のアミノ酸に置換すると、一酸化炭素結合の活性化体積の符号が異なり、これは29位のアミノ酸残基の立体障害の変化により、反応機構が変化することを意味している。
2 チトクロームP450における配位子結合反応の動的解析 基質と配位子との相互作用を明らかにするため、基質の有無や種類による配位子結合反応の圧力依存性の変化を検討した。その結果、基質の有無や種類によって活性化体積の符号は大きく変化し、基質と配位子との相互作用が配位子結合機構に大きな影響を与えることが明らかとなった。
3 高圧および常圧における分光法を用いた構造的解析 ヘモグロビン単離鎖の高圧NMR、高圧吸収スペクトルを測定し、その構造変化を配位子結合反応の結果と相関させた。高圧NMRおよび高圧吸収スペクトルの結果からβサブユニットの方がαサブユニットに比べ、圧力に対して敏感でより大きな構造変化が誘起されることが明らかになった。
4 高圧下レーザーフォトリシス法を用いた蛋白質内電子移動過程の圧力効果 電子伝達系のモデルとしてルテニウム錯体でアミノ酸を修飾した亜鉛置換ミオグロビンを用いた。ヘム鉄から約10A離れているヒスチジン48を修飾したミオグロビンの電子伝達速度の活性化体積は約+1m1/mol、また、約20A離れているヒスチジン81を修飾した場合には活性化体積、約+11m1/molであることが明らかとなった。このように活性化体積の値が大きく異なることから、両者の電子伝達の機構は大きく異なっていることが考えられた。
日本学術振興会, 一般研究(B), 京都大学, 03453009

色素置換ヘム蛋白質における光電子移動反応の動的制御
科学研究費助成事業
1990年 - 1990年
森島 績, 石森 浩一郎
本年度は亜鉛置換ミオグロビンにおける光誘起電子移動反応について検討を行なった。電子移動反応はアミノ酸に部位特異的に結合させたルテニウム錯体と亜鉛ポルフィリンの間で行なわせ、その電子移動過程の速度と活性化体積を求めた。ポルフィリン中心から約15オングストロ-ム離れたヒスチジン48にルテニウム錯体を結合させたときの電子移動速度は約5_x10^4s^<ー1>、活性化体積は約1cm^3mol^<ー1>であるのに対し、20オングストロ-ム離れたヒスチジン81にルテニウム錯体を結合させたときの電子移動速度は約50s^<ー1>と非常に遅くなり、一方、活性化体積は約11cm^3mol^<ー1>と非常に大きな値を示した。電子移動過程の速度は電子移動反応の起こりやすさ、つまり、電子移動に適した蛋白質構造への変化のしやすさを示しており、速度の遅い遠距離間の電子移動では電子移動に適した蛋白質構造になりにくいことを示唆している。活性化体積は一般には蛋白質の動的な構造変化を反映しており、本研究の結果は電子移動の距離や位置環境によって電子移動の際の蛋白質の動的構造変化が大きく異なることを示している。特に、電子移動時の活性化体積が正の符号を持つことは、電子移動に伴う蛋白質の構造変化が体積の増加する方向にあることを示しており、電子伝達のメカニズムを考えるうえで非常に興味深い。今回用いたミオグロビンはウマ由来のものであるが同時にアミノ酸置換を施したヒトのミオグロビンについても同様な実験を行なっており、さまざまな電子移動距離、位置環境にあるヒスチジン残基を導入し、その電子移動速度と活性化体積を評価することにより蛋白質内における電子移動反応のメカニズムに対して検討する予定である。
日本学術振興会, 重点領域研究, 京都大学, 02250222

人工変異体を用いたヘモグロビン生理機能発現機序の研究
科学研究費助成事業
1989年 - 1990年
今井 清博, 石森 浩一郎, 宮崎 源太郎, 渡邉 学
組換えDNAを用いた部位特異的変異導入法によって、特定のアミノ酸の置換を有する人工変異ヘモグロビンを大腸菌を使って合成し、それらの酸素結合機能、光吸収スペクトル、プロトン核磁気共鳴(NMR)スペクトル、共鳴ラマン散乱などを測定することによって、へモグロビンのアステリック生理機能発現にとって鍵となるアミノ酸残基の役割を実験的に検証した。
合成した変異へモグロビンは、β鎖内の三次構造の変化を引き起こす役割を果たすと考えられているTyrー145βをPheに置換したHb Y145βF、α1ーβ2界面にあって、T状態でAspー94αと水素結合を形成し、T状態を安定化するTrpー37βをPheに置換したHb W37βF、ヘム鉄の第五配位子の座を占める近位His(92β)をValまたはAspで置換したHb H92βV、Hb H92βDの合計4種である。グロビン遺伝子への変異導入、グロビン遺伝子の発現には、M13ファ-ジ・大腸菌の系を用いた。
Hb Y145βFの酸素結合機能の変化(酸素親和性、Bohr効果、協同効果、イノシトル六燐酸の効果)は比較的おだやかであったが、Hb W37βFのそれは著明であった。紫外域光吸収、NMR、共鳴ラマンスペクトルなどによる高次構造のデ-タは、概ね機能変化のデ-タと一致した。その結果、Tryー145βの役割としては、Aspー94βと水素結合を形成することよりも、それのフェノ-ル基がチロシンポケットに収まる大きさを持つことが重要であること、Hb w37βFの機能変化は、二量体への部分的解離による可能性が指摘された。
Hb H92βV、Hb H92βDの機能変化も著明であった。近位Hisを中性または陰性荷電の残基で置換すると、アロステリック効果がほぼ消失するが、M型Hbとは異なり、変異鎖のヘム鉄を2価の状態に維持することができた。
日本学術振興会, 一般研究(C), 大阪大学, 01570045

高圧下におけるNMR、分子分光併用測定法の開発とその応用
科学研究費助成事業
1987年 - 1989年
森島 績, 石森 浩一郎
本年度は本研究の最終年度として、試作に成功した四ツ窓付きレ-ザ-フォトリシス高圧セルを用いて、ヘム蛋白質の酸素、一酸化炭素の再結合反応速度の圧力依存性に関する詳細な測定実験を行った。本年度は特に、単離したα鎖、β鎖(ヘモグロビン)とCOの結合反応の圧力依存性を詳細に検討した。α、β鎖のCO結合体にレ-ザ-光を照射すると、COが解離した後ヘム鉄に再結合する。このCO再結合反応はナノ秒およびミリ秒の二つの時間領域で観測され、それぞれCOが蛋白質内部再結合する反応、COが蛋白質外部(溶媒)から再結合する反応に対応している。先ず加圧に併ってCOは蛋白質内部で再結合する割合が大きくなった。各素過程の圧力依存性からこれら素反応過程についての活性化体積が見積られた。これより、α、β鎖ともにCOが蛋白質内部に入る際には一旦体積が増加した後、減少することが分かった。この反応に伴う体積変化は、昨年度行ったミオグロビンと酸素の結合反応にも観測されており、ヘモグロビン、ミオグロビンに共通した挙動と考えられる。また、α鎖とβ鎖を比較するとの鎖の方は1モル当り16cm^3だけ体積が増加した後、11cm^3減少する。それに対し、β鎖の方は12cm^3増加後、7cm^3減少とα鎖の方が変化量が大きいことが分かった。このようなα鎖とβ鎖の違いはヘム近傍構造の違いを反映していると考えられた。
日本学術振興会, 試験研究, 京都大学, 62840013

Structural and Functional Characterization of Metalloproteins and Its Molecula Design　　　　　　　　　　　　　　　
1983年
競争的資金