研究者詳細

顔写真

ウイ　ミホコ
宇井　美穂子
Mihoko Ui
所属
大学院医学系研究科　創生応用医学研究センター　分子病態治療学分野
職名
助教
学位

  • 博士（生命科学）（東京大学）

  • 修士（薬学）（東北大学）

論文 18

  1. Design of Cyborg Proteins by Loop Region Replacement with Oligo(ethylene glycol): Exploring Suitable Mutations for Cyborg Protein Construction Using Machine Learning 査読有り

    Wijak Yospanya, Akari Matsumura, Yukihiro Imasato, Tomoyuki Itou, Yusuke Aoki, Hikaru Nakazawa, Takashi Matsui, Takeshi Yokoyama, Mihoko Ui, Mitsuo Umetsu, Satoru Nagatoishi, Kouhei Tsumoto, Yoshikazu Tanaka, Kazushi Kinbara

    Bulletin of the Chemical Society of Japan　2024年9月2日

    出版者・発行元： Oxford University Press (OUP)

    DOI： 10.1093/bulcsj/uoae090 　

    ISSN：0009-2673

    eISSN：1348-0634

    詳細を見る 詳細を閉じる

    Abstract We synthesized a “cyborg protein,” wherein a synthetic molecule partially substitutes the main peptide chain by linking two protein domains with a synthetic oligomer. Green fluorescent protein (GFP) served as the model for constructing the cyborg proteins. We prepared circularly permuted GFP (cpGFP) with new termini between β10 and β11, where the original N- and C-termini were linked by a cleavable peptide loop. The cyborg GFP was constructed from cpGFP by linking the β10 and β11 with oligo(ethylene glycol) using maleimide-cysteine couplings, followed by the enzymatic cleavage of the N- and C-termini linking loop by thrombin. With the help of machine learning, we were able to obtain the cpGFP mutants that significantly alter the fluorescence activity (53% increase) by thrombin treatment, which splits cpGFP into two fragments (fragmented-GFP), and by heat shock. When the cyborg GFP was constructed using this mutant, the fluorescence intensity increased by 13% after heat treatment, similar to cpGFP (33% increase), and the behavior was significantly different from that of the fragmented-GFP. This result suggests the possibility that the oligo(ethylene glycol) chain in the cyborg protein plays a similar role to the peptide in the main chain of the protein.

  2. Amphiphilic structured PEG derivatives suppressing protein thermal aggregation at extremely low molecular ratio

    Adam Wawro, Takahiro Muraoka, Wijak Yospanya, Mayu Kawame, Yudai Nakagawa, Mihoko Ui, Pawel Antonik, Peter Crowley, Kouhei Tsumoto, Kazushi Kinbara

    2023年2月9日

    出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.26434/chemrxiv-2023-439sw 　

    詳細を見る 詳細を閉じる

    Amphiphilic structured PEG derivatives consisting of octa(ethylene glycol) chains connected with aromatic vertices inhibited the thermally-induced lysozyme aggregation even when present at below 0.1 mM concentration. This concentration range is close to a 1:1 molar ratio with the additive and lysozyme, and was completely inaccessible for previously reported stabilizers. The possible mechanisms of the stabilizing actions revealed that the PEG-based amphiphiles do not in fact prevent aggregation at the molecular level, as assumed before, but rather prevent macroscopic precipitation of the denatured protein molecules and enable dissolution of them to the native, folded state at ambient temperature. The stabilizers do not interact with properly folded native lysozyme and therefore do not affect its natural catalytic properties, indicating a potential for practical use in protein-based therapeutics.

  3. Protein encapsulation in the hollow space of hemocyanin crystals containing a covalently conjugated ligand. 国際誌

    Tsubasa Hashimoto, Yuxin Ye, Mihoko Ui, Tomohisa Ogawa, Takashi Matsui, Yoshikazu Tanaka

    Biochemical and biophysical research communications　514　(1)　31-36　2019年6月18日

    DOI： 10.1016/j.bbrc.2019.04.062 　

    詳細を見る 詳細を閉じる

    Encapsulation of guest molecules into the vacant space of biomacromolecular crystals has been utilized for various purposes including functioning as a protein container to protect against physical stress and structural determination of the guest. Todarodes pacificus hemocyanin (TpHc) is a hollow cylindrical decameric protein complex with an inner space 110 Å in diameter and 160 Å in height. In the crystal, TpHc forms a straw-like bundle and contains one reactive Cys (Cys3246) in the inner domain of each protomer. Here, we conjugated biotin onto Cys3246 of TpHc followed by incubation with streptavidin. The streptavidin was immobilized into the inner space of TpHc due to its interaction with biotin. Moreover, the complex containing TpHc and streptavidin was crystallized under the same conditions used for unmodified TpHc. In order to expand this methodology for a variety of proteins, we conjugated the ligand nitrilotriacetic acid (NTA) chelated to a Ni2+ ion (Ni2+-NTA) to TpHc. We found that His-tagged green fluorescent protein (GFP) was encapsulated into the Ni2+-NTA-conjugated TpHc via the interaction between the His-tag and the Ni2+-NTA group. X-ray crystallography demonstrated that the crystal packing of the complex containing TpHc and GFP was identical to that of the unmodified TpHc. Our guest immobilization method is distinct from previous approaches that are dependent on diffusion of the guest into the host crystal. Thus, our findings may accelerate the development of proteinaceous crystal engineering.

  4. Development of an Engineered Photoactive Yellow Protein as a Cross-_Linking Junction for Construction of Photoresponsive Protein-_Polymer Conjugates 査読有り

    Ui, Mihoko, Miyauchi, Yusuke, Inoue, Masataka, Murakami, Makoto, Araki, Yasuyuki, Wada, Takehiko, Kinbara, Kazushi

    ChemPhotoChem　3　(6)　356-360　2019年6月

    DOI： 10.1002/cptc.201900024 　

    ISSN：2367-0932

  5. Protein stabilization by an amphiphilic short monodisperse oligo(ethylene glycol) 査読有り

    Nabanita Sadhukhan, Takahiro Muraoka, Mihoko Ui, Satoru Nagatoishi, Kouhei Tsumoto, Kazushi Kinbara

    CHEMICAL COMMUNICATIONS　51　(40)　8457-8460　2015年

    DOI： 10.1039/c4cc10301g 　

    ISSN：1359-7345

    eISSN：1364-548X

  6. Thermal-aggregation suppression of proteins by a structured PEG analogue: Importance of denaturation temperature for effective aggregation suppression 査読有り

    Takahiro Muraoka, Nabanita Sadhukhan, Mihoko Ui, Shunichi Kawasaki, Enrikko Flazemi, Kota Adachi, Kazushi Kinbara

    BIOCHEMICAL ENGINEERING JOURNAL　86　41-48　2014年5月

    DOI： 10.1016/j.bej.2014.03.001 　

    ISSN：1369-703X

    eISSN：1873-295X

  7. Grafting synthetic transmembrane units to the engineered low-toxicity α-hemolysin to restore its hemolytic activity 査読有り

    Mihoko Ui, Kousuke Harima, Toshiaki Takei, Kouhei Tsumoto, Kazuhito V. Tabata, Hiroyuki Noji, Sumire Endo, Kimio Akiyama, Takahiro Muraoka, Kazushi Kinbara

    Molecular BioSystems　10　(12)　3199-3206　2014年

    DOI： 10.1039/c4mb00405a 　

    ISSN：1742-206X

    eISSN：1742-2051

  8. Mutations for decreasing the immunogenicity and maintaining the function of core streptavidin. 国際誌 査読有り

    Kyohei Yumura, Mihoko Ui, Hirofumi Doi, Takao Hamakubo, Tatsuhiko Kodama, Kouhei Tsumoto, Akira Sugiyama

    Protein science : a publication of the Protein Society　22　(2)　213-21　2013年2月

    DOI： 10.1002/pro.2203 　

    詳細を見る 詳細を閉じる

    The defining property of core streptavidin (cSA) is not only its high binding affinity for biotin but also its pronounced thermal and chemical stability. Although potential applications of these properties including therapeutic methods have prompted much biological research, the high immunogenicity of this bacterial protein is a key obstacle to its clinical use. To this end, we have successfully constructed hypoimmunogenic cSA muteins in a previous report. However, the effects of these mutations on the physicochemical properties of muteins were still unclear. These mutations retained the similar electrostatic charges to those of wild-type (WT) cSA, and functional moieties with similar hydrogen bond pattern. Herein, we performed isothermal titration calorimetry, differential scanning calorimetry, and sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis to gain insight into the physicochemical properties and functions of these modified versions of cSA. The results indicated that the hypoimmunogenic muteins retained the biotin-binding function and the tetramer structure of WT cSA. In addition, we discuss the potential mechanisms underlying the success of these mutations in achieving both immune evasion and retention of function; these mechanisms might be incorporated into a new strategy for constructing hypoimmunogenic proteins.

  9. A Structured Monodisperse PEG for the Effective Suppression of Protein Aggregation 査読有り

    Takahiro Muraoka, Kota Adachi, Mihoko Ui, Shunichi Kawasaki, Nabanita Sadhukhan, Haruki Obara, Hidehito Tochio, Masahiro Shirakawa, Kazushi Kinbara

    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION　52　(9)　2430-2434　2013年

    DOI： 10.1002/anie.201206563 　

    ISSN：1433-7851

  10. Application of photoactive yellow protein as a photoresponsive module for controlling hemolytic activity of staphylococcal α-hemolysin 査読有り

    Ui M, Tanaka Y, Araki Y, Wada T, Takei T, Tsumoto K, Endo S, Kinbara K

    chemical communications　48　(39)　4737-4739　2012年

    DOI： 10.1039/c2cc18118e 　

    ISSN：1359-7345

    eISSN：1364-548X

  11. Amplification of Light-induced Molecular-Shape Change by Supramolecular Machines

    Mihoko Ui, Yoshikazu Tanaka, Kazushi Kinbara

    JOURNAL OF PHOTOPOLYMER SCIENCE AND TECHNOLOGY　25　(5)　655-658　2012年

    DOI： 10.2494/photopolymer.25.655 　

    ISSN：0914-9244

  12. Structural and energetic hot-spots for the interaction between a ladder-like polycyclic ether and the anti-ciguatoxin antibody 10C9Fab 査読有り

    Mihoko Ui, Yoshikazu Tanaka, Takeshi Tsumuraya, Ikuo Fujii, Masayuki Inoue, Masahiro Hirama, Kouhei Tsumoto

    MOLECULAR BIOSYSTEMS　7　(3)　793-798　2011年

    DOI： 10.1039/c0mb00162g 　

    ISSN：1742-206X

    eISSN：1742-2051

  13. An approach to rational ligand-design based on a thermodynamic analysis 査読有り

    Mihoko Ui, Kouhei Tsumoto

    Recent Patents on Biotechnology　4　(3)　183-188　2010年

    DOI： 10.2174/187220810793611482 　

    ISSN：1872-2083

  14. How protein recognizes ladder-like polycyclic ethers - Interactions between ciguatoxin (CTX3C) fragments and its specific antibody 10C9 査読有り

    Mihoko Ui, Yoshikazu Tanaka, Takeshi Tsumuraya, Ikuo Fujii, Masayuki Inoue, Masahiro Hirama, Kouhei Tsumoto

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY　283　(28)　19440-19447　2008年7月

    DOI： 10.1074/jbc.M801282200 　

    ISSN：0021-9258

    eISSN：1083-351X

  15. Critical contribution of aromatic rings to specific recognition of polyether rings - The case of ciguatoxin CTX3C-ABC and its specific antibody 1C49 査読有り

    Kouhei Tsumoto, Akiko Yokota, Yoshikazu Tanaka, Mihoko Ui, Takeshi Tsumuraya, Ikuo Fujii, Izumi Kumagai, Yoko Nagumo, Hiroki Oguri, Masayuki Inoue, Masahiro Hirama

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY　283　(18)　12259-12266　2008年5月

    DOI： 10.1074/jbc.M710553200 　

    ISSN：0021-9258

  16. 1P-057 抗ciguatoxin抗体10C9Fabの抗原認識機構 : 変異体解析と低分子スクリーン(蛋白質・構造機能相関(1),第46回日本生物物理学会年会)

    Ui Mihoko, Tanaka Yoshikazu, Tsumuraya Takeshi, Fujii Ikuo, Inoue Masayuki, Hirama Masahiro, Tsumoto Kouhei

    生物物理　48　S29-S30　2008年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本生物物理学会

    DOI： 10.2142/biophys.48.S29_5 　

  17. Pyrene-appended alpha-cyclodextrin as a fluorescent pH probe responding to a wide range 査読有り

    Suzuki, I, M Ui, A Yamauchi

    ANALYTICAL SCIENCES　22　(5)　655-657　2006年5月

    DOI： 10.2116/analsci.22.655 　

    ISSN：0910-6340

  18. Supramolecular probe for bicarbonate exhibiting anomalous pyrene fluorescence in aqueous media. 査読有り

    Iwao Suzuki, Mihoko Ui, Akiyo Yamauchi

    Journal of the American Chemical Society　127　4498-4499　2006年

    DOI： 10.1021/ja055772f 　

    詳細を見る 詳細を閉じる

    5876

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

MISC 19

  1. 主鎖置換型サイボーグタンパク質の構築

    AOKI Yusuke, UI Mihoko, MATSUI Takashi, TANAKA Yoshikazu, MURAOKA Takahiro, SATO Kohei, KINBARA Kazushi

    日本化学会春季年会講演予稿集(CD-ROM)　99th　2019年

  2. 光機能性材料開発に向けた光応答蛋白質‐親水性高分子複合体の構築

    宇井美穂子, 宮内佑輔, 村上慎, 荒木保幸, 和田健彦, 金原数

    日本化学会春季年会講演予稿集(CD-ROM)　97th　ROMBUNNO.2PB‐156　2017年3月3日

  3. 結合型光応答性黄色蛋白質に基づく光応答性蛋白質‐高分子複合体の構築

    宇井美穂子, 宮内佑輔, 村上慎, 荒木保幸, 和田健彦, 金原数

    化学系学協会東北大会プログラムおよび講演予稿集　2016　117　2016年9月10日

  4. 改変型光受容蛋白質PYPの機能性材料への展開

    宇井美穂子, 宮内佑輔, 村上慎, 荒木保幸, 和田健彦, 金原数

    東北大学多元物質科学研究所研究発表会講演予稿集　16th　54　2016年

  5. 光応答性タンパク質の特性を利用した機能性材料の創製

    前島辰哉, 宇井美穂子, 荒木保幸, 和田健彦, 金原数

    日本化学会講演予稿集　95th　(3)　951　2015年3月11日

    ISSN： 0285-7626

  6. 改変型光応答性タンパク質モジュールを利用したソフトマテリアルの創製

    宮内佑輔, 宇井美穂子, 村上慎, 荒木保幸, 和田健彦, 金原数

    日本化学会講演予稿集　94th　(3)　973　2014年3月12日

    ISSN： 0285-7626

  7. 光応答性phosphodiesteraseの構築と生体機能光制御への応用

    宇井美穂子, 新井康広, 村上慎, 荒木保幸, 和田健彦, 高橋泰人, 金原数

    日本化学会講演予稿集　94th　(3)　921　2014年3月12日

    ISSN： 0285-7626

  8. cAMPの可逆制御を目指した光応答性PDEの創製

    新井康広, 宇井美穂子, 村上慎, 荒木保幸, 和田健彦, 高橋泰人, 金原数

    日本化学会講演予稿集　93rd　(3)　1002　2013年3月8日

    ISSN： 0285-7626

  9. 光応答性分子を用いた孔形成毒素alpha‐hemolysinの光制御系の構築

    宇井美穂子, 播磨耕祐, 田中良和, 荒木保幸, 和田健彦, 武井俊朗, 津本浩平, 金原数

    バイオ・高分子シンポジウム講演要旨集　22nd　11-12　2012年6月15日

    ISSN： 0917-5202

  10. 光受容蛋白質Phtoactive Yellow proteinを用いたStaphylococcal alpha‐Hemolysinの溶血活性制御

    宇井美穂子, 田中良和, 荒木保幸, 和田健彦, 武井俊朗, 津本浩平, 金原数

    高分子学会予稿集(CD-ROM)　61　(1)　ROMBUNNO.1H31　2012年5月15日

  11. 人工分子を用いたStaphylococcus aureus α‐hemolysinの溶血活性の制御

    播磨耕祐, 宇井美穂子, 田中良和, 石井則行, 金原数

    日本化学会講演予稿集　92nd　(3)　776　2012年3月9日

    ISSN： 0285-7626

  12. 光応答性蛋白質Phtoactive Yellow protein融合Staphylococcal alpha‐Hemolysinの機能制御

    宇井美穂子, 田中良和, 荒木保幸, 和田健彦, 武井俊朗, 津本浩平, 金原数

    日本化学会講演予稿集　92nd　(3)　816　2012年3月9日

    ISSN： 0285-7626

  13. 光応答性タンパク質PYP融合によるStaphylococcal α‐Hemolysinの光制御

    宇井美穂子, 田中良和, 荒木保幸, 和田健彦, 武井俊朗, 津本浩平, 金原数

    東北大学多元物質科学研究所研究発表会講演予稿集　11th　23　2011年

  14. Rational Fragment-design Method Based on a Thermodynamic Analysis

    Kouhei Tsumoto, Mihoko Ui

    YAKUGAKU ZASSHI-JOURNAL OF THE PHARMACEUTICAL SOCIETY OF JAPAN　129　(11)　1311-1317　2009年11月

    ISSN： 0031-6903

  15. [Recognition mechanism for poly-cyclic ether toxin by anti-ciguatoxin antibody]. 査読有り

    Ui M, Tsumoto K

    Tanpakushitsu kakusan koso. Protein, nucleic acid, enzyme　54　(9)　1182-1189　2009年7月

    出版者・発行元： 共立出版

    ISSN： 0039-9450

  16. 抗体による環状ポリエーテル系毒素シガトキシンの認識と識別

    宇井美穂子, 津本浩平

    蛋白質核酸酵素　54　1182-1189　2009年

  17. 抗原抗体相互作用の熱力学的解析：特異性と親和性

    津本浩平, 宇井美穂子

    熱測定　36　205-215　2009年

  18. 相互作用の熱力学情報に基づく低分子リガンド設計

    津本浩平, 宇井美穂子

    薬学雑誌　2009年

    DOI： 10.1248/yakushi.129.1311 　

  19. 2P047 抗シガトキシン抗体10C9 Fab-シガトキシン間相互作用の構造学的・熱力学的解析(蛋白質(構造・構造機能相関),ポスター発表,第45回日本生物物理学会年会)

    宇井 美穂子, 田中 良和, 円谷 健, 藤井 郁雄, 井上 将行, 平間 正博, 津本 浩平

    生物物理　47　(0)　S124　2007年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本生物物理学会

    DOI： 10.2142/biophys.47.S124_4 　

    ISSN： 0582-4052

︎全件表示 ︎最初の5件までを表示

共同研究・競争的資金等の研究課題 2

  1. 光応答性分子のモジュール化と蛋白質の光制御系構築

    宇井 美穂子

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    2013年4月1日 ～ 2016年3月31日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    外部刺激として光は高時空間分解能にて制御可能である上、非侵襲的な側面を持つことから生体分子制御において有効な手段となる。本研究では、反応性官能基を導入することで光受容蛋白質PYPを由来とする光応答性モジュールを開発した。改変型PYPは蛋白質のモデル分子となる親水性高分子と定量的に反応し、粘性を有するPYP-高分子複合体を形成した。複合体中において改変型PYPは光反応性を保持していることが明らかとなり、光照射に伴う粘度の可逆的な低下が認められた。したがって、光応答性モジュールPYPによる蛋白質制御への足掛りとなるコンセプトを提示すると共に、光応答性材料への応用の可能性を示唆することが出来た。

  2. 自己集合蛋白質の光制御システムの構築

    宇井 美穂子

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究機関：Tohoku University

    2011年 ～ 2012年

    詳細を見る 詳細を閉じる

    自己集合蛋白質の一つである黄色ブドウ球菌由来孔形成毒素Hlaに光受容蛋白質PYPを遺伝子工学的に融合し、物質の膜透過性を光によって制御する生体分子デバイスを二種類構築した。分光学的解析により、いずれも光反応サイクルを保持し、光照射下においてHlaを介したイオン透過が阻害されることが示唆された。本研究での成果は、今後の蛋白質を基材とした光応答型ナノ細孔開発へ大きく貢献すると期待される。