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Katsuhiko Shimizu
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Silicatein filaments and subunits from a marine sponge direct the polymerization of silica and silicones in vitro

N. Jennifer et al.Jan 19, 1999
Nanoscale control of the polymerization of silicon and oxygen determines the structures and properties of a wide range of siloxane-based materials, including glasses, ceramics, mesoporous molecular sieves and catalysts, elastomers, resins, insulators, optical coatings, and photoluminescent polymers. In contrast to anthropogenic and geological syntheses of these materials that require extremes of temperature, pressure, or pH, living systems produce a remarkable diversity of nanostructured silicates at ambient temperatures and pressures and at near-neutral pH. We show here that the protein filaments and their constituent subunits comprising the axial cores of silica spicules in a marine sponge chemically and spatially direct the polymerization of silica and silicone polymer networks from the corresponding alkoxide substrates in vitro , under conditions in which such syntheses otherwise require either an acid or base catalyst. Homology of the principal protein to the well known enzyme cathepsin L points to a possible reaction mechanism that is supported by recent site-directed mutagenesis experiments. The catalytic activity of the “silicatein” ( silica pro tein ) molecule suggests new routes to the synthesis of silicon-based materials.
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Silicatein α: Cathepsin L-like protein in sponge biosilica

Katsuhiko Shimizu et al.May 26, 1998
Earth’s biota produces vast quantities of polymerized silica at ambient temperatures and pressures by mechanisms that are not understood. Silica spicules constitute 75% of the dry weight of the sponge Tethya aurantia, making this organism uniquely tractable for analyses of the proteins intimately associated with the biosilica. Each spicule contains a central protein filament, shown by x-ray diffraction to exhibit a highly regular, repeating structure. The protein filaments can be dissociated to yield three similar subunits, named silicatein α, β, and γ. The molecular weights and amino acid compositions of the three silicateins are similar, suggesting that they are members of a single protein family. The cDNA sequence of silicatein α, the most abundant of these subunits, reveals that this protein is highly similar to members of the cathepsin L and papain family of proteases. The cysteine at the active site in the proteases is replaced by serine in silicatein α, although the six cysteines that form disulfide bridges in the proteases are conserved. Silicatein α also contains unique tandem arrays of multiple hydroxyls. These structural features may help explain the mechanism of biosilicification and the recently discovered activity of the silicateins in promoting the condensation of silica and organically modified siloxane polymers (silicones) from the corresponding silicon alkoxides. They suggest the possibility of a dynamic role of the silicateins in silicification of the sponge spicule and offer the prospect of a new synthetic route to silica and siloxane polymers at low temperature and pressure and neutral pH.
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Strategic flexibility:Organizational preparedness to reverse ineffective strategic decisions

Katsuhiko Shimizu et al.Nov 1, 2004
Executive Overview In a highly uncertain and changing environment, managers need to have the strategic flexibility to respond to problems speedily. Strategic flexibility is the organization's capability to identify major changes in the external environment, quickly commit resources to new courses of action in response to those changes, and recognize and act promptly when it is time to halt or reverse existing resource commitments. This strategic flexibility requires managers to find the right balance between committing the resources necessary to carry out a decision and avoiding investment of good money in bad projects. This article seeks to help managers understand the importance of and difficulties in developing strategic flexibility. The challenge in doing this results from the substantial uncertainties inherent in making these strategic decisions as well as from psychological and organizational biases that affect the attention, assessments, and actions of decision-makers in ways that prevent them from recognizing problems and acting in a timely fashion. Being careful and rational is important but not sufficient if managers are to recognize when resource commitments should be halted or reversed and act quickly. We show that managers may become unconsciously trapped in a vicious cycle of insensitivity, self-serving interpretation, and inaction. We recommend six practical steps for avoiding such problems. We stress that managers and organizations should be prepared and proactive to overcome the biases, to avoid becoming trapped in the vicious cycle of rigidity, and to cope effectively with the uncertainties of a dynamic environment.
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