茨城大学
大学院理工学研究科
量子線科学専攻

教授

高妻 孝光

コウヅマ タカミツ
KOHZUMA Takamitsu
  • 1961年生まれ

その他の所属・職名

  1. フロンティア応用原子科学研究センター

経歴

  1. 大阪大学教養部化学教室助手 1989/04-1994/03
  2. 茨城大学理学部化学科助教授 1994/04-1995/03
  3. 英国 ニューカッスルアポンタイン大学化学科 博士研究員 1994/07-1994/09
  4. 茨城大学理学部自然機能科学科助教授 1995/04-2004/03
  5. 茨城大学大学院理工学研究科応用粒子線科学専攻助教授 2004/04-2004/09
  6. 茨城大学大学院理工学研究科応用粒子線科学専攻教授 2004/10-現在

学歴

  1. 金沢大学 自然科学研究科(学習院大学、甲南大学以外の大学) 生命科学専攻 博士 1989 修了
  2. 金沢大学 薬学研究科 修士 1986 修了
  3. 明治薬科大学 薬学部 衛生薬学科 1984

学位

  1. 学術博士 金沢大学
  2. 薬学修士 金沢大学

教育・研究活動状況

金属タンパク質の構造と反応に関する研究
 タンパク質をはじめとする生体分子においては、水素結合、ファンデルワールス力等に代表されるような弱い相互作用が集積されることにより、その構造と機能を発揮している。明確に弱い相互作用の構造をつきとめ、電子状態、機能との相関を調べることは、タンパク質の構造構築原理の解明、タンパク質機能の詳細解明、タンパク質デザイン等に展開することが期待されている。また、タンパク質は特異的な構造形成により、「タンパク質場」ともよべる、ユニークな反応場を与える。この「タンパク質場」と特異的機能との相関を解明するという観点から、金属タンパク質の活性中心から離れた位置での化学構造である第2配位圏と構造、および機能との相関の検討を行なってきている。金属タンパク質は、構造変化に鋭敏な電荷移動吸収帯やヘム鉄などの特徴的発色団を有するため、第2配位圏での構造変化情報が活性中心へ伝達される機構解明において、精密な結晶学的、分光学的、計算機科学的アプローチが容易である特徴を有する。金属タンパク質における弱い相互作用に関する構造の検出、構造構築原理、機能との相関についての検討を行い、特異的反応の理解と応用のために重要となる「タンパク質場」の理解へとつなげる。タンパク質デザインを行う上で重要となるタンパク質における弱い相互作用について、シュウドアズリンをモデルタンパク質として用いて明らかにしつつある。ブルー銅タンパク質のCTや酸化還元電位は微小(ではあるが、意味のある)な電子状態の変化を検出して、弱い摂動によるタンパク質機能の成因に関する知見を与える。また、ヘムタンパク質は、発色団であるヘムが弱い相互作用によって制御を受ける。特に、シトクロームc’は、構造がシンプルであるが、リガンド結合に鋭敏な構造変化を起こす。
 電子移動反応は、化学反応の中でも、最もシンプルなものである。ときとして、電子の移動とプロトンの移動がカップルする。タンパク質は、極めて高い効率の電子移動反応を、分子内、分子間で行なっている。ブルー銅タンパク質であるシュウドアズリンとその変異体の電子移動反応を調べることにより、弱い相互作用が機能へどのようにかかわっているかについての知見を得る。

当研究室で行なっているタンパク質の構造・物性・反応解析方法
X線結晶構造解析(実験室系と放射光)、NMRによる溶液構造解析、X線吸収スペクトル、紫外・可視共鳴ラマン散乱スペクトル、電子吸収スペクトル、CDスペクトル、MALDI-TOF質量分析、ストップトフロー(嫌気下)、パルスラジオリシス(東大原子力専攻との共同研究)、サイクリックボルタンメトリー

研究分野

  1. 生物無機化学
  2. 生体物質の機器分析
  3. 生体エネルギー変換
  4. タンパク質・核酸の構造・動態・機能

研究キーワード

  1. 金属タンパク質、ラマンスペクトル、電気化学、銅タンパク質、電子移動反応、海洋生物無機化学

研究テーマ

  1. タンパク質における弱い相互作用 2003-現在
  2. 銅タンパク質の構造と機能 1989/04-現在
  3. ブルー銅タンパク質の共鳴ラマンスペクトル 1989-現在
  4. 蛋白質の電子移動反応とプロトン移動反応 1989/04-現在
  5. 地球温暖化ガス亜酸化窒素の酵素還元反応機構に関する研究 地球温暖化ガスである亜酸化窒素を最終電子受容体とする脱窒菌由来の亜酸化窒素還元酵素の反応機構を紫外共鳴ラマンスペクトルによって研究する 2007/05-現在
  6. 海洋における無機微量栄養元素の生物利用 海洋、特にサンゴ礁域における無機栄養元素の生物学的循環機構の解明を行なう 2013/04-現在

共同・受託研究希望テーマ

  1. 機能性タンパク質の創製 産学連携等、民間を含む他機関等との共同研究を希望 受託研究

著書

  1. フロンティア 生物無機化学 三共出版 2016/12/05 978-4-7827-9756-2
  2. 元素111の新知識 第2版 講談社ブルーバックス 2009
  3. 生命元素事典 Ohmsha 2006
  4. Functional Characterization of the Evolutionarily Divergent Fern Plastocyanin Jose´ A. Navarro, Christian E. Lowe, Reinout Amons, Takamitsu Kohzuma, Gerard W. Canters, Miguel A. De la Rosa, Marcellus Ubbink and Manuel Herva´s Photosynthesis: Fundamental Aspects to Global Perspectives 2005
  5. 元素111の新知識 講談社ブルーバックス 1997

論文

  1. 研究論文(学術雑誌) 共著 Separation of Neodymium and Dysprosium by Flocculation Method for the Recovery of Rare-earth Elements from Waste Magnets Hajime Murakami, Hitoshi Sasaki, Toshio Yasuda, Hiroki Yamamoto, Akiko Takashina, Takamitsu Kohzuma Chem. Lett. 44, 1028-1030 2015
  2. 研究論文(学術雑誌) 共著 X-ray Crystallographic Elucidation for the Alkaline High-spin State Transition of Iron(III) Cytochrome c’ from Alcaligenes xylosoxidans NCIMB 11015 Akiko Takashina, Masaki Unno, and Takamitsu Kohzuma Chem. Lett. 44, 268-270 2015
  3. 研究論文(学術雑誌) 共著 The Allosteric Regulation of Axial/Rhombic Population in a "Type 1" Copper Site: Multi-Edge X-ray Absorption Spectroscopic and Density Functional Studies of Pseudoazurin Takahide Yamaguchi, Junko Yano, Yachandra Vittal, Yuko Nihei, Hiromi Togashi, Robert K. Szilagyi, Takamitsu Kohzuma Bull. Chem. Soc. Jpn. 88/ 12, 1642-1652 2015/12/15
  4. 研究論文(学術雑誌) 共著 Influence of Ligand Flexibility on the Electronic Structure of Oxidized NiIII-Phenoxide Complexes Minoru Kawai,Takahide Yamaguchi,Shigeyuki Masaoka,Fumito Tani,Takamitsu Kohzuma,Linus Chiang,Tim Storr,Kaoru Mieda,Takashi Ogura,Robert K. Szilagyi,Yuichi Shimazaki Inorg. Chem. 53, 1028-1030 2014
  5. 研究論文(学術雑誌) 共著 The type 1 copper site of pseudoazurin: axial and rhombic Peter Gast, Freek G.J. Broeren, Silvia Sottini, Risa Aoki, Takahide Yamaguchi, Takamitsu Kohzuma, Edgar J.J. Groenen J. Inorg. Biochem. 137, 57-63 2014

研究発表

  1. 口頭発表(招待・特別) Inorganic Biochemistry in the Social Problems at Fukushima and Towards the New Era of Marine Inorganic Biochemistry XII International Conference of Inorganic Biochemistry 2013
  2. 口頭発表(招待・特別) Effect of the non-covalent weak interaction on the electronic structure of blue copper protein 3rd Georgian Bay International Symposium of Bioinorganic Chemistry 2011/05
  3. 口頭発表(招待・特別) Structure and functions of non-covalent weak interaction in a blue copper protein, pseudoazurin PACIFICHEM 2010 2010/12
  4. 口頭発表(招待・特別) Regulation of the Structure and Protein Stability through the Weak Interaction in the 2nd Coordination Sphere of a Blue Copper Protein, Pseudoazurin XI International Bioinorganic Chemistry Symposium 2010/09/04
  5. 口頭発表(招待・特別) Perturbation on the Active Site of a Blue Copper Protein, Pseudoazurin through Non-covalent Weak Interaction 10th European Conference of Biological Inorganic Chemistry 2010/06/25

知的財産権

  1. 特許 反応解析装置 特願2000−246148(P2000−246148) 2000/08/15 特開2002−62263(P2002−62263A) 2002/02/28

所属学協会

  1. 日本化学会
  2. 錯体化学会
  3. Society of Bilogical Inorganic Chemistry
  4. 日本コーヒー文化学会 2014-現在

委員歴

  1. 日本コーヒー文化学会 理事 2014/04-現在