hnRNP A1/D、Musashi及びアプタマーによる遺伝情報制御の分子基盤

• Project/Area Number: 17026011
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 片平 正人 横浜市立大学, 国際総合科学研究科, 教授 (70211844)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥5,600,000 (Direct Cost: ¥5,600,000); Fiscal Year 2006: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2005: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
• Keywords: hnRNP / Musashi / RNAアプタマー / NMR / 構造 / テロメア / テロメラーゼ / RNAi / 生体分子 / 生物物理 / 蛋白質 / 脳・神経 / エイズ

Research Abstract

Musashiタンパク質のタンデムな2つのRNA結合ドメインと標的RNAの複合体に関して、構造解析を行った。まずRNAとの結合状態にあるMusashiの2つのドメインの構造を、NOE等に基づいて決定できた。次に2つのドメインの相対配向を、残余双極子結合に基づいてイ決定した。さらに長さを変えた様々なRNAを利用する事でMusashiとRNAの間の分子間NOEの同定に成功し、それに基づいた複合体の構造決定を進行させた。常磁性緩和効果による惣ングレンジの構造情報の取得も試みた。
テロメア配列のDNA/RNA結合タンパク質hnRNPA1のタンデムな2つの核酸結合ドメインが、テロメアDNA及びテロメレースRNAとどのような様式で相互作用するのかを明らかにした。これにより同タンパク質によるテロメレースのテロメアDNAへのリクルート機構に関する構造学的な基盤が得られた。またRNAi法を用いてhnRNPA1タンパク質及びhnRNPDタンパク質をノックダウンした細胞におけるテロメア長を測定する事で、両タンパク質の機能に直接迫った。
ヒトのテロメアDNAが生理的なイオン条件下(カリウムイオンに富んだイオン条件下)において形成する特異な4重鎖構造の決定に成功した。これまで考えられていたものとは異なる新規構造が見出され、分子内の構造体でありながら、3本の鎖が平行に配置され、残り1本のみが反平行に配置されていた。

Research Products

• [Journal Article] Structure of human telomeric DNA under physiological ionic conditions stabilized by proper incorporation of 8-bromoguanosines, as determined by NMR (2007)
  • Author(s): Matsugami, M他
  • Journal Title: FEBS J (印刷中)
• [Journal Article] Unichrom, a novel nuclear matrix protein, binds to the Ars insulator and canonical MARs (2006)
  • Author(s): Tagashira, H他
  • Journal Title: Zoological Science 23 Pages: 9-21
• [Journal Article] Structural property of DNA that migrates faster in gelelectrophoresis, as deduced by CD spectroscopy (2006)
  • Author(s): Matsugami, A他
  • Journal Title: Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids 25 Pages: 417-425
• [Journal Article] Identification of 2-(cysteinyl)amido-2-deoxy-D-galacturonic acid residue from the sheath of Leptothrix cholodnii (2006)
  • Author(s): Makita, H他
  • Journal Title: Biosci. Biotech. ＆ Biochem 70 Pages: 1265-1268
• [Journal Article] Molecular mechanism for maintenance of G-rich short tandem repeats capable of adopting G4 DNA structures (2006)
  • Author(s): Nakagama, H他
  • Journal Title: Mutat. Res 598 Pages: 120-131
• [Journal Article] NMRによるタンパク質構造解析の展望 (2006)
  • Author(s): 宮ノ入洋平他
  • Journal Title: 酵素工学ニュース 55 Pages: 29-34
• [Journal Article] Structural analysis of DNA containing (6-4) photoproduct in complex with distamycin A by NMR (2006)
  • Author(s): Tsuchibayashi, H他
  • Journal Title: Nucleic Acids Symp. Ser. 50 Pages: 237-238
• [Journal Article] The new models of the human telomere DNA in K^+ solution revealed by NMR analysis assisted by the incorporation of 8-bromoguanines (2006)
  • Author(s): Matsugami, A他
  • Journal Title: Nucleic Acids Symp. Ser 50 Pages: 42-43
• [Journal Article] Structural property of DNA that migrates faster in gel electrophoresis, as deduced by CD spectroscopy (2006)
  • Author(s): Matsugami, A., Tani, K., Ouhashi, K., Uesugi, S., Morita, M., Ohyama, T., Katahira M.
  • Journal Title: Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids (in press)
• [Journal Article] Identification of 2-(cysteinyl)amido-2-deoxy-D-galacturonic acid residue from the sheath of Leptothrix cholodnii (2006)
  • Author(s): Makita, H., Nakahara, Y., Fukui, H., Miyanoiri, Y., Katahira M., Seki, H., Takeda, M., Koizumi, J.
  • Journal Title: Biosci.Biotech.& Biochem. (in press)
  • NAID: 10018531700
• [Journal Article] NMRによるタンパク質構造解析の展望-Musashiタンパク質によるRNAの認識機構の解析を例に- (2006)
  • Author(s): 宮ノ入洋平, 片平正人
  • Journal Title: 酵素工学ニュース (印刷中)
• [Journal Article] Structure of hnRNP D : single-stranded telomere DNA complex and unfolding of quadruplex by hnRNP D (2005)
  • Author(s): Enokizono, Y., Konisni, Y., Uesugi, S., Ishikawa, F., Katahira, M.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 280 Pages: 18862-18870
• [Journal Article] Unfolding of higher DNA structures formed by the d(CGG) triplet repeat by UP1 protein (2005)
  • Author(s): Fukuda, H., Katahira, M., Tanaka, E., Enokizono, Y., Tsuchiya, N., Higuchi, K., Nagao, M., Nakagama, H.
  • Journal Title: Genes Cells 10 Pages: 953-962
• [Journal Article] Human vault-associated non-coding RNAs bind to mitoxantrone, a chemotherapeutic compound (2005)
  • Author(s): Gopinath, S.C.B., Matsugami, A., Katahira, M., Kumar, P.K.R.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. 33 Pages: 4874-4881
• [Journal Article] Unichrom, a novel nuclear matrix protein, binds to the Ars insulator and canonical MARs (2005)
  • Author(s): Tagashira, H., Shimotori, T., Sakamoto, N., Katahira, M., Miyanoiri, Y., Yamamoto, T., Mitsunaga-Nakatsubo K., Kusunoki, S., Akasaka, K.
  • Journal Title: Zoological Science 23 Pages: 9-21
  • NAID: 110004775619
• [Journal Article] Structure of RNA aptamer complexed with an RNA-binding peptide of Tat with aid of residue-epecific ^<13>C, ^<15>N labeling (2005)
  • Author(s): Matsugami, A., Tochio H., Niyada, E., Tamura, Y., Kudo, M., Misono, T., Kumar, P., Katahira, M.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. Suppl. 5 Pages: 69-70
• [Book] 生物物理学ハンドブック(分担) (2007)
  • Author(s): 片平正人
  • Publisher: 朝倉書店
• [Book] 第5版 実験化学講座8NMR・ESR(分担) (2006)
  • Author(s): 片平正人
  • Publisher: 丸善