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RNA-ペプチド複合体を用いた加水分解酵素の創製

Research Project

Project/Area Number 09J02420
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Chemistry related to living body
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

仲野 瞬  京都大学, エネルギー科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2009 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2009: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
KeywordsRNA-ペプチド複合体(RNP) / 人工酵素 / in vitroセレクション / RNP段階的機能化 / リセプター / NMR / 二次構造解析 / RNA-ペプチド複合体 / 遷移状態アナログ
Research Abstract

本研究では、RNA-ペプチド複合体(RNP)を基本骨格に用いてRNAサブユニットに標的とする化学反応の基質結合場を構築したRNPリセプターを作製し、さらにペプチドサブユニットに遷移状態アナログ結合場を構築するあるいは触媒活性をもつ活性部位を導入することで、エステル結合あるいはペプチド結合の加水分解反応を触媒する「RNP酵素」の作製を目指した。RNP酵素を合理的に作製するためには、in vitroセレクションにより作製するRNPリセプターの基質選択性の制御、活性部位を導入するための設計指針の獲得、そしてRNAサブユニット中の基質結合場とペプチドサブユニットの活性中心の立体的な配置の制御が重要となる。これらの課題は、機能性RNPの構造と機能の相関性を明らかにすることにより克服できると考えられるが、過去に報告されたRNPリセプターやセンサーの構造情報は得られていない。そこで、ATP結合性RNPに対するNMR測定、二次構造解析を行い、構造情報をもとにしてRNP酵素作製に向けたより合理的な設計の指針を得ることを目指した。これらの構造解析と変異体を用いたRNPリセプター、RNPセンサーの機能評価を行った結果、RNPはU:A:Uトリプルを形成してATPと結合することが明らかになった。このRNPは基質結合時に形成する塩基対の数が非常に少なく、過去に報告されたATPアプタマーとは全く異なる構造そしてATP結合様式をもつことが示唆された。また、過去に報告されているATPアプタマーとの選択条件の比較によって、in vitroセレクションにより選択されたRNPの基質結合様式はライブラリーの塩基数には大きく影響を受けず、樹脂への基質固定化様式に著しく影響を受けることを明らかにした。本研究により得られた構造情報および機能との相関性に関する知見は今後RNP酵素を作製するための基礎的な情報となる。

Report

(2 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2011 2010 2009

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] Structural Aspects for the Recognition of ATP by Ribonucleopeptide Receptors.2011

    • Author(s)
      仲野瞬
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 133 Pages: 4567-4579

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design Strategies of Fluorescent Biosensors Based on Biological Macromolecular Receptors2010

    • Author(s)
      Tainaka K., Sakaguchi R., Hayashi H., Nakano S., Liew F.F., Morii T.
    • Journal Title

      Sensors 10

      Pages: 1355-1376

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An In Vitro Fluorescent Sensor Reveals Intracellular Ins(1,3,4,5)P(4)Dynamics in Single Cells2009

    • Author(s)
      Sakaguchi R., Tainaka K., Shimada N., Nakano S., Inoue M., Kiyonaka S., Mori Y., Morii T.
    • Journal Title

      Angew.Chem.Int Ed.Engl. 49

      Pages: 2150-2153

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural aspects for the function of ATP-binding ribonucleopeptide receptors2009

    • Author(s)
      Nakano S., Fukuda M., Mashima T., Katahira M., Morii T.
    • Journal Title

      Nucleic Acids Symp.Ser.(Oxf) 53

      Pages: 259-260

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structural analysis of ribonucleopeptide aptamer against ATP2009

    • Author(s)
      Mashima T, Matsugami A, Nakano S, Inoue M, Fukuda M, Morii T
    • Journal Title

      Nucleic Acids Symp.Ser.(Oxf) 53

      Pages: 267-268

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] The structural characterization of an ATP-binding ribonucleopeptide receptor.2010

    • Author(s)
      仲野瞬
    • Organizer
      The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • Place of Presentation
      ホノルル,ハワイ(アメリカ合衆国)
    • Year and Date
      2010-12-17
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Structural aspects for substrate binding and fluorescence of the ATP-binding ribonucleopeptide receptors and sensors2010

    • Author(s)
      仲野瞬
    • Organizer
      5th International Peptide Symposium in conjunction with 47th Japanese Peptide Symposium
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都府)
    • Year and Date
      2010-12-08
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Structural aspects of the fluorescence Intensity changes of the ATP-binding ribonucleopeptide sensors2010

    • Author(s)
      仲野瞬
    • Organizer
      The 37th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
    • Place of Presentation
      はまぎんホール・ヴィアマーレ(神奈川県)
    • Year and Date
      2010-11-11
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] ATP結合性リボヌクレオペプチドリセプターの構造と基質認識2010

    • Author(s)
      仲野瞬・福田将虎・真嶋司・片平正人・森井孝
    • Organizer
      日本化学会第90春季年会
    • Place of Presentation
      近畿大学本部キャンパス・大阪
    • Year and Date
      2010-03-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] ATP結合性RNPリセプターの合理的機能改変2010

    • Author(s)
      仲野瞬
    • Organizer
      日本化学会第91春季年会
    • Place of Presentation
      神奈川大学横浜キャンパス(神奈川県)
    • Year and Date
      2010-03-27
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Structural aspects for the function of ATP-binding ribonucleopeptide receptors2009

    • Author(s)
      Nakano S., Fukuda M., Mashima T., Katahira M., Morii T.
    • Organizer
      The 6th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry(36th Symposium on Nucleic Acids Chemistry)
    • Place of Presentation
      Takayama, Gifu, Japan
    • Year and Date
      2009-09-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Structural analysis of ribonucleopeptide aptamer against ATP2009

    • Author(s)
      Mashima T., Matsugami A., Nakano S., Inoue M., Fukuda M., Morii T., Katahira M.
    • Organizer
      The 6th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry(36th Symposium on Nucleic Acids Chemistry)
    • Place of Presentation
      Takayama, Gifu, Japan
    • Year and Date
      2009-09-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] ATP結合性リボヌクレオペプチドリセプターの機能と構造2009

    • Author(s)
      仲野瞬・福田将虎・真嶋司・片平正人・森井孝
    • Organizer
      第24回生体機能関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      九州大学医系キャンパス・百年記念講堂・福岡
    • Year and Date
      2009-09-14
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] The relation of structure to function of ATP-binding ribonucleopeptide receptor2009

    • Author(s)
      Nakano S, Fukuda M, Tainaka K, Morii T.
    • Organizer
      The 3rd Kyoto-Erlangen Symposium on Advanced Energy and Materials
    • Place of Presentation
      Erlangen, Germany
    • Year and Date
      2009-09-04
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] リボヌクレオペプチドリセプターの機能と構造の相関2009

    • Author(s)
      仲野瞬・福田将虎・真嶋司・片平正人・森井孝
    • Organizer
      第11回日本RNA学会年会(第11回RNAミーティング)
    • Place of Presentation
      新潟市朱鷺メッセ(新潟コンベンションセンター)・新潟
    • Year and Date
      2009-07-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2024-03-26  

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