ＤＮＡ上のスライディングの方向による塩基変換の酵素反応速度の違いとそのメカニズム

• Project Area: Integrative understanding of biological processes mediated by transient macromolecular complexes; New technology for visualizing physiologically metastable states.
• Project/Area Number: 24121714
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 片平 正人 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (70211844)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2013: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: メチルシトシン / Tatタンパク質 / アプタマー / リボザイム / ＮＭＲ / ＡＰＯＢＥＣ３Ｇ / 分子認識 / タンパク質 / 酵素 / ウィルス / NMR / HIV

Research Abstract

NMR法を用いたリアルタイムモニタリングによって、APOBEC3G(A3G)によるシトシン、５メチルシトシン、５ヒドロキシメチルシトシンの塩基の変換を追跡・比較した。また同法で基質DNAの１箇所だけを順にリボ核酸に置換したものに関し、活性の比較を行なった。さらにd(CCCA)配列とd(CCCU)配列における変換速度を同法によって比較した。これらによって、A3Gの基質特異性と塩基変換反応に必要となる最小残基数が判明し、さらにHIVのゲノムを広い範囲に渡って効率的に不活化するのに適したA3Gの性質が見出された。
HIVのTatタンパク質を捕捉するRNAアプタマーに関し、Tatの部分ペプチドとの複合体の解析を行い、特異な結合様式に関する知見を得た。
カリウムイオンに依存したR12の大きな構造変化を活用する事で、リボザイムの活性をカリウムイオン濃度に依存してオフからオンにスイッチングする事に我々は成功した。今回カリウムイオン非存在下における残存活性を抑え、なおかつカリウムイオン存在下における活性には悪影響を与えない方法を考案する事で、カリウムイオンによる活性の増強の割合を格段に高める事に成功した。
NMR法は各種の物質の混合物に関し、各物質を定量的に検知する事ができる優れた測定法である。各物質を分離・同定するのに十分な分離能を確保する必要性から、HSQCスペクトルがこの定量に広く用いられている。しかし1JCHとT2の値が物質毎に異なる為、HSQCを用いた定量には系統的な不正確さが混入する。今回この不正確さの混入を抑制する手法を開発した。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] RNA-directed amino acid coupling as a model reaction for primitive coded translation (2014)
  • Author(s): Harada, K., Aoyama, S., Matsugami, A., Kumar, P.K.R., Katahira, M., Kato, N. and Ohkanda, J.
  • Journal Title: ChemBioChem Volume: 未定 Issue: 6 Pages: 794-798
  • DOI: 10.1002/cbic.201400029
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Quantitative analysis of location- and sequence-dependent deamination by APOBEC3G using real-time NMR spectroscopy (2014)
  • Author(s): Furukawa, A., Sugase, K., Morishita, R., Nagata, T., Kodaki, T., Takaori-Kondo, A., Ryo, A., Katahira, M.
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed. Engl. Volume: 53 Issue: 9 Pages: 2349-2352
  • DOI: 10.1002/anie.201309940
  • NAID: 120005647511
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Anti-prion activity of an RNA aptamer and its structural basis (2013)
  • Author(s): Mashima, T., Nishikawa, F., Kamatari Y. O., Fujiwara, H., Saimura, M., Nagata, T., Kodaki, T., Nishikawa, S., Kuwata, K., Katahira, M.
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Volume: 41 Issue: 2 Pages: 1355-1362
  • DOI: 10.1093/nar/gks1132
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NMR study of xenotropic murine leukemia virus-related virus protease in a complex with amprenavir (2012)
  • Author(s): Ayako Furukawa, Hideyasu Okamura, Ryo Morishita, Satoko Matsunaga, Naohiro Kobayashi, Takahisa Ikegami, Tsutomu Kodaki, Akifumi Takaori-Kondo, Ryo Akihide, Takashi Nagata, Masato Katahira
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 24巻 Issue: 2 Pages: 284-289
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2012.07.083
  • NAID: 120004873605
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure of Musashi1 in a complex with target RNA : The role of aromatic stacking interactions (2012)
  • Author(s): Ohyama, T., Nagata, T., Tsuda, K., Kobayashi, N., Imai, T., Okano, H., Yamazaki, T. and Katahira, M
  • Journal Title: Nucleic Acids Res Volume: 10 Issue: 7 Pages: 3218-3231
  • DOI: 10.1093/nar/gkr1139
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Dual-quadruplex forming ribozyme distinctly switches on its activity in response to K+ (2013)
  • Author(s): Yudai Yamaok
  • Organizer: The 40th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2013
  • Place of Presentation: 神奈川大学(横浜市）
• [Presentation] Aptamer that exerts anti-prion activity and intelligent ribozyme whose activity awitches in reponse to K+ (2013)
  • Author(s): Masato Katahira
  • Organizer: 日本生物物理学会第51回年会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都）
  • Invited
• [Presentation] NMR Real-time Monitoring of the Deamination Reaction of Human Antiviral Factor APOBEC3G (2012)
  • Author(s): 神庭圭介
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場(福岡市)
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] NMR法によるAPOBEC３Gデアミネース活性に関する研究 (2012)
  • Author(s): 岩岡諒
  • Organizer: 日本生物物理学会第50回年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学(名古屋市)
  • Year and Date: 2012-09-22
• [Presentation] Anti-prion activity and it strucural basis of RNAaptamer, and sliding-direction-dependent deaminase activity of anti-HIV enzyme (2012)
  • Author(s): Masato Katahira
  • Organizer: XXV international Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
  • Place of Presentation: Lyon, France
  • Year and Date: 2012-08-19
• [Presentation] Elucidation of the location-dependent deamination reaction mechanism of an anti-HIV factor,APOBEC3G (2012)
  • Author(s): Ayako Furukawa
  • Organizer: XXV international Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
  • Place of Presentation: Lyon, France
  • Year and Date: 2012-08-19
• [Presentation] 抗HIV宿主因子APOBE３Gの位置依存的デアミネーション反応機構の解明 (2012)
  • Author(s): 古川亜矢子
  • Organizer: 日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(名古屋市)
  • Year and Date: 2012-06-20
• [Book] Encyclopedia of Biophysics, Introduction to Nucleic Acids NMR (2013)
  • Author(s): Katahira, M. and Mashima, T.
  • Total Pages: 10
  • Publisher: Springer
• [Book] Encyclopedia of Biophysics, “Introduction to Nucleic Acids NMR” (2013)
  • Author(s): Masato Katahira
  • Total Pages: 10
  • Publisher: Springer
• [Remarks] 片平研究室
  • URL: http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/bio/
• [Remarks] 片平研究室
  • URL: http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/bio/