修復・転写・細胞周期に関わるＭａｄ２Ｌ２シグナリング複合体の構造生物学

• Project Area: Structural basis of cell-signalling complexes mediating signal perception, transduction and responses
• Project/Area Number: 25121728
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: University of Shizuoka
• Principal Investigator: 橋本 博 静岡県立大学, 薬学部, 教授 (40336590)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2014: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2013: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: X線結晶構造解析 / 複合体 / 構造生物学 / DNA複製 / DNA修復 / 細胞周期

Outline of Annual Research Achievements

Mad2L2-IpaB複合体
Mad2L2は，細胞周期のG2/M期からM期にかけてユビキチンリガーゼAPCCdh1に結合しAPCCdh1の活性を阻害している．赤痢菌の産生するIpaBはMad2L2と結合することで，Mad2L2のAPCCdh1を阻害する機能を阻害し，APCCdh1は活性化する． APCCdh1の活性化によって細胞周期が遅延し，赤痢菌は効率的に腸管上皮細胞に感染する．IpaBはMad2L2との相互作用に重要であると考えられているプロリンがアラニンに変異している．そこで，IpaBとの相互作用機構を明らかにするために，Mad2L2-IpaB複合体のX線結晶構造解析を行った．複合体を安定に得る調製法を確立し，X線結晶構造解析に適した結晶を得た．つくばフォトンファクトリーBL-1Aにおいて低エネルギーX線を用いたデータ測定を行い，SAD法によって電子密度を得た．しかし，IpaBのコイルドコイル構造に相当する電子密度は確認出来たものの，Mad2L2の明瞭な電子密度は確認出来なかった．一方，すでに構造解析に成功しているMad2L2-REV3複合体において，Mad2L2との相互作用に重要なREV3のプロリンをアラニンに変異させ, IpaBを模倣した複合体のX線結晶構造解析を行った．その結果，プロリンの変異によって生じた空間を水分子が占有し，水素結合ネットワークを形成することで複合体形成に寄与していた．この結果から，Mad2L2-IpaB複合体においても同様な水分子を介した相互作用が形成されていることが予想された．
Polκ-REV1-Mad2L2-REV3複合体
Mad2L2はDNA修復において損傷乗り越えDNA合成（TLS）に関わる．TLSは誤りがちなDNAポリメラーゼによる損傷塩基を鋳型としたDNA合成であり，DNA損傷による複製停止を回避する手段である．今回、Mad2L2と3つの誤りがちなDNAポリメラーゼ（REV1，REV3，Polκ）との4者複合体の構造解析を行い、Mad2L2がTLSで中心となるアダプタータンパク質として機能する現場を捉えた．

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Water-Binding Phospholipid Nanodomains and Phase-Separated Diacylglycerol Nanodomains Regulate Enzyme Reactions in Lipid Monolayers (2015)
  • Author(s): Teruyoshi Nagashima, Hiroshi Hashimoto, Satoshi Fuji, & Shogo Uematsu
  • Journal Title: Langmuir Volume: 31 Issue: 17 Pages: 5014-5014
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.5b00996
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural Basis of New Allosteric Inhibition in Kinesin Spindle Protein Eg5 (2015)
  • Author(s): Yokoyama H, Sawada J, Katoh S, Matsuno K, Ogo N, Ishikawa Y, Hashimoto H, Fujii S, Asai A.
  • Journal Title: ACS Chem. Biol. Volume: 10 Issue: 4 Pages: 1128-1136
  • DOI: 10.1021/cb500939x
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Crystallographic study of a novel DNA-binding domain of human HLTF involved in the template-switching pathway to avoid the replication arrest caused by DNA damage (2015)
  • Author(s): Yuzu Ikegaya, Kodai Hara, Asami Hishiki, Hideshi Yokoyama, & Hiroshi Hashimoto
  • Journal Title: Acta Crystallogr. Sect. F Struct. Biol. Cryst. Commun. Volume: 印刷中 Issue: 6 Pages: 668-670
  • DOI: 10.1107/s2053230x15005907
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure of a Novel DNA-binding Domain of Helicase-like Transcription Factor (HLTF) and Its Functional Implication in DNA Damage Tolerance (2015)
  • Author(s): Asami Hishiki, Kodai Hara, Yuzu Ikegaya, Hideshi Yokoyama, Toshiyuki Shimizu, Mamoru Sato, & Hiroshi Hashimoto
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 印刷中
• [Journal Article] 小角散乱と結晶構造の複合構造解析 (2014)
  • Author(s): 小田 隆, 橋本 博
  • Journal Title: 日本結晶学会誌 Volume: 56 Pages: 247-252
  • NAID: 130004688357
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Small Molecule Inhibitor of Monoubiquitinated Proliferating Cell Nuclear Antigen (PCNA) inhibits Repair of Interstrand DNA Crosslink, enhances DNA Double-strand Break, and sensitizes Cancer Cells to Cisplatin (2014)
  • Author(s): Akira Inoue, Sotaro Kikuchi, Asami Hishiki, Youming Shao, Richard Heath, Benjamin J. Evison, Marcelo Actis, Christine E. Canman, Hiroshi Hashimoto, & Naoaki Fujii
  • Journal Title: J. Biol. Chem Volume: 289 Issue: 10 Pages: 7109-7120
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.520429
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Missense Mutation in Rev7 Disrupts Formation of Polζ, Impairing Mouse Development and Repair of Genotoxic Agent-induced DNA Lesions (2014)
  • Author(s): Maryam Khalaj, Abdolrahim Abbasi, Hiroshi Yamanishi, Kouyou Akiyama, Shuso Wakitani, Sotaro Kikuchi, Michiko Hirose, Misako Yuzuriha, Masaki Magari, Heba A Degheidy, Kuniya Abe, Atsuo Ogura, Hiroshi Hashimoto, & Tetsuo Kunieda
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 289 Issue: 6 Pages: 3811-3824
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.514752
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Structure and function of REV7 as the adaptor protein of REV1 and REV3 polymerases (2015)
  • Author(s): Hiroshi Hashimoto
  • Organizer: 15th International Congress of Radiation Research (ICRR2015)
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2015-05-25 – 2015-05-29
  • Invited
• [Presentation] ギ酸誘導体の一酸化炭素生成機構およびこれを用いる実用的有機合成反応 (2014)
  • Author(s): 小西 英之、上田 剛、松原 美香、森 敬介、石川 吉伸、橋本 博、常盤 広明、眞鍋 敬
  • Organizer: 第40回反応と合成の進歩シンポジウム
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2014-11-10 – 2014-11-11
• [Presentation] 赤痢菌IpaBによるMad2L2の機能阻害複合体の結晶学的研究 (2014)
  • Author(s): 片川 裕理、原 幸大、花岡 佑樹、菊池 壮太郎、横山 英志、Kim Minsoo、笹川 千尋、佐藤 衛、橋本 博
  • Organizer: 平成26年度日本結晶学会年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [Presentation] 膜タンパク質ストマチン特異的切断プロテアーゼの構造生物学的研究 (2014)
  • Author(s): 鈴木 佳奈、横山 英志、原 幸大、松井 郁夫、橋本 博
  • Organizer: 平成26年度日本結晶学会年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [Presentation] 膜小胞形成に関わるオリゴペプチド結合タンパク質の調製と結晶化 (2014)
  • Author(s): 小西 佳史郎、横山 英志、原 幸大、石川 吉伸、松井 郁夫、Patrick Forterre、橋本 博
  • Organizer: 平成26年度日本結晶学会年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [Presentation] キネシンEg5と ATP競合阻害剤との複合体の結晶構造 (2014)
  • Author(s): 横山英志、澤田潤一、加藤詩織、松野研司、小郷尚久、石川吉伸、藤井敏、浅井章良、橋本 博
  • Organizer: 平成26年度日本結晶学会年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [Presentation] RAD5のN末端ドメインの試料調製 (2014)
  • Author(s): 橋本 博
  • Organizer: USフォーラム
  • Place of Presentation: 静岡
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-26
  • Invited
• [Presentation] 塩基によるギ酸エステルの分解反応の計算化学的解析 (2014)
  • Author(s): 森 敬介、小西 英之、石川 吉伸、橋本 博、眞鍋 敬
  • Organizer: 第60回日本薬学会東海支部大会
  • Place of Presentation: 鈴鹿
  • Year and Date: 2014-07-05
• [Presentation] 修復・転写・細胞周期に関わるMad2L2シグナリング複合体の構造生物学 (2014)
  • Author(s): 橋本 博
  • Organizer: 新学術領域「構造細胞生物学」班会議
  • Place of Presentation: 北海道
  • Year and Date: 2014-06-14 – 2014-06-16
• [Presentation] 細胞周期を制御するREV7/Mad2l2と赤痢菌IpaBとの相互作用の構造基盤 (2013)
  • Author(s): 菊池壮太郎、原幸大、清水敏之、佐藤衛、橋本博
  • Organizer: 日本結晶学会年会
  • Place of Presentation: 熊本
• [Presentation] Structural study of REV7, the adaptor protein coordinating REV1 and REV3 polymerases in translesion DNA synthesis (2013)
  • Author(s): Sotato Kikuchi, Kodai Hara, Toshiyuki Shimizu, Mamoru Sato, Hiroshi Hashimoto
  • Organizer: Structural Life Science 7th International Conference on Structural Genomics
  • Place of Presentation: sapporo
• [Presentation] 修復･転写･細胞周期に関わるMad2L2シグナリング複合体の構造生物学 (2013)
  • Author(s): 橋本博
  • Organizer: 新学術領域「構造細胞生物学」班会議
  • Place of Presentation: 山梨
• [Presentation] REV7-REV3複合体構造から示唆される REV7/Mad2L2と赤痢菌タンパク質 IpaB との相互作用 (2013)
  • Author(s): 菊池壮太郎、原幸大、清水敏之、佐藤衛、橋本博
  • Organizer: 日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 鳥取
• [Presentation] DNA損傷があっても複製を続けるためのDNAポリメラーゼ相互作用
  • Author(s): 橋本博
  • Organizer: X線の会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Invited
• [Presentation] 損傷乗り越えDNA合成におけるポリメラーゼ相互作用の構造基盤
  • Author(s): 橋本博
  • Organizer: NRGICがん・ゲノム重点セミナー
  • Place of Presentation: 長崎
  • Invited
• [Remarks]
  • URL: http://w3pharm.u-shizuoka-ken.ac.jp/bukka/