物質共生が成立したヒト生細胞中における相互作用の測定・解析手法の開発と応用
Publicly Offered Research
| Project Area | Biophysical Chemistry for Material Symbiosis |
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| Project/Area Number |
23H04069
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
片平 正人 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (70211844)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | インセルNMR / 核酸構造 / 核酸ダイナミクス / 相互作用 / APOBEC3 / Vif / 脱アミノ化 / リアルタイムNMR / RNAアプタマー / 4重鎖 |
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| Outline of Research at the Start |
HIVの病因性タンパク質Tatに対するRNAアプタマーをヒト生細胞に導入し、RNAアプタマーと細胞の状態をインセルNMR法でモニタリングする事で、双方が健全な状態にある事を検証する。これにより、マテリアル(RNAアプタマー)と生体の「物質共生」が成立している事を確認する。その上で、細胞内におけるRNAアプタマーとTatの相互作用様式の実態を解明を行う。また、4重鎖核酸構造を安定化/不安定化する低分子化合物・タンパク質と4重鎖核酸に関しても、「物質共生」の成立の確認と相互作用の実態の解明を行う。以上によって「物質共生」下においてマテリアルが機能を発揮する際の相互作用様式の実態を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒト免疫不全ウィルス(HIV)に対する防衛手段として、ヒトはAPOBEC3G(A3G)及びAPOBEC3F(A3F)タンパク質を有している。両タンパク質は、HIVのプラス鎖RNAから逆転写によって生成されたマイナス鎖DNAに作用し、シトシンを脱アミノ化してウラシルに変換する。これによってHIVのゲノム情報が書き換えられ、無力化する。しかしHIVのVifタンパク質は、ヒトのCBFβ、ELOB、ELOC及びCul5タンパク質と5者複合体を形成し、A3GとA3Fをユビキチン化して分解に導いてしまう。このように宿主とウィルスは激しい攻防を繰り広げている。最近、Vif 5者複合体は、A3GとA3Fの脱アミノ化活性を直接阻害する事で、両者を無力化する可能性が指摘された。今回、Vif 5者複合体によるA3GとA3Fの脱アミノ化活性の阻害を、ＮＭＲ法を用いた反応のリアルタイムモニタリングによって検証した。その結果、この阻害が確かに生じる事が明らかとなった。これまでVif 5者複合体はA3GのＮ末側のドメインに結合してユビキチン化を為す事が知られていたが、脱アミノ化を阻害する際には、Vif 5者複合体はA3GのＣ末側のドメインに結合してこれを為す事が分かった。また、Vif 5者複合体はA3Fの脱アミノ化活性も阻害する事が分かった。Vif 5者複合体の負の効果を無力化する為には、ユビキチン化に加えて脱アミノ化阻害も抑制する化合物の開発が必要となると考えられる。
加えて、核酸に関するインセルNMR法の方法論の開発とその応用も行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
HIVはヒト細胞内に存在しつつ、宿主と激しい生存の為の攻防を繰り広げている。ウィルスにとって脅威となる宿主タンパク質を、ユビキチン化・分解によって無力化する事がこれまで知られていた。これとは別の生存戦略として、ウィルスにとって脅威となる宿主タンパク質の酵素活性の直接的な阻害という可能性が、最近指摘されている。本研究ではこの戦略の可能性を、リアルタイムNMR法によって直接証明する事に成功した。また、インセルNMR法の方法論の開発と応用に関しても、進行させた。
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| Strategy for Future Research Activity |
物質共生を理解する上で、ウィルスと宿主の生存の為の激しい攻防は、反面教師として参考になる。HIVのVif 5者複合体とヒトのAPOBEC3タンパク質との相互作用に関し、上述した脱アミノ化阻害とは別に、新しい予想外の知見を得つつある。これに関する研究を今後進展させる。また、インセルNMR法の開発と応用に関する研究も引き続き進行させる。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
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[Presentation] NMR analysis of biomolecules for development of novel biomaterials2023
Author(s)
T. Sakamoto, K. Kumagai, K. Kamba, L. Wan, T. Suzuki, Y. Sekikawa, K. Nagata, A. T.-Kondo, M. Katahira, T. Nagata, T. Sakamoto
Organizer
The 14th International Symposium of Advanced Energy Science
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Int'l Joint Research
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