タンパク質によるグアニン四重鎖の巻き戻し原理の解明

• Project/Area Number: 18K06181
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43050:Genome biology-related
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 北野 健 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (40346309)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: タンパク質 / Ｘ線解析 / 活性酸素 / DNA / 立体構造 / Ｘ線結晶解析 / ゲノム維持 / グアニン四重鎖 / DNAヘリカーゼ

Outline of Annual Research Achievements

生物の遺伝情報を担うゲノム DNA は，細胞の内側で様々な危険にさらされている。細胞の核内に侵入する有害な危険物質や，外部の環境より降り注ぐ紫外線と放射線は，ゲノム DNA に多種類の損傷反応を誘発して，その巻き戻しや複製等の反応が困難となる重篤な障害をもたらす。こうした一連の損傷障害の蓄積からゲノム DNA を守るために，バクテリアから哺乳類に至るまで全ての生物は，それぞれの細胞に含まれる種々のタンパク質の構造と機能を進化させて，ゲノムを維持させるための防御システムを発展させて来た。このゲノム維持機構は，生物が生存していくために必要不可欠な，細胞にとっての最重要防御機構のひとつと考えられている。しかしながら，その詳細については，いまだ不明な点が多い。
本研究では，バクテリアや哺乳類の細胞が進化させてきたゲノム維持機構において，重要な働きを担うタンパク質を対象として，研究を進めている。本年度は，本学（奈良先端科学技術大学院大学 先端科学技術研究科 バイオサイエンス領域）が有する超高輝度Ｘ線発生装置を利用して，タンパク質や DNA の解析を行った。その結果，活性酸素という有害物質を細胞内で除去する機能を有するタンパク質の反応機構について，新たな知見を得ることができた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウイルス感染症の拡大による研究計画変更等に伴い，研究計画の変更修正が必要となったため。またタンパク質の分子立体構造を調べるために行っている構造解析の作業に，当初の予定を上回る多くの時間を要したため。

Strategy for Future Research Activity

タンパク質の構造と機能の仕組み解明に向けた研究を，継続して進める。

Research Products

• [Journal Article] Free Flavin Participates in Iron and Also Oxygen Metabolism in Bacteria (2020)
  • Author(s): Suzuki Tomonori, Abe Akira, Kawasaki Shinji, Uchino Masataka, Yoshimura Etsuo, Watanabe Akio, Kitano Ken, Mochizuki Daichi, Takeda Kouji, Satoh Junichi, Kimata Shinya, Niimura Youichi
  • Journal Title: Journal of Bacteriology & Parasitology Volume: 11 Pages: 377-377
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Intracellular free flavin and its associated enzymes participate in oxygen and iron metabolism in Amphibacillus xylanus lacking a respiratory chain. (2018)
  • Author(s): Kimata S, Mochizuki D, Satoh J, Kitano K, Kanesaki Y, Takeda K, Abe A, Kawasaki S, Niimura Y.
  • Journal Title: FEBS Open Bio Volume: 9 Issue: 6 Pages: 947-961
  • DOI: 10.1002/2211-5463.12425
  • Peer Reviewed / Open Access