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蛋白質の捕捉と酵素活性のスイッチングの二面性を有するRNAの動作原理の解明と活用

Publicly Offered Research

Project AreaScience on Function of Soft Molecular Systems by Cooperation of Theory and Experiment
Project/Area Number 26104520
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyoto 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) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2014: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
KeywordsRNAアプタマー / スイッチング素子 / 4重鎖 / プリオン / NMR / 立体構造 / 分子間相互作用 / RNAアプタマー / スイッチング
Outline of Annual Research Achievements

我々はGGAGGAGGAGGAという配列からなるRNA(以下R12)が、プリオン蛋白質の捕捉と酵素活性のスイッチングの二面性を有する事を見出してきた。本年度は捕捉機構の解明に基づき、より抗プリオン活性が高いRNA分子を創製し、その構造機能相関を明らかにした。またR12のスイッチング素子としての活性を応用し、カリウムイオンに応答して捕捉活性がオフからオンにスイッチするRNAアプタマーの創製に本年度成功した。
これまでにR12がプリオン蛋白質に対して高い親和性を示すのは、2量化してプリオン蛋白質と2箇所で同時に結合する為である事を解明してきた。今回、2量化したR12の構造を1分子で模す事ができるRNA分子の配列をデザインした。このRNA分子は期待した構造を形成する事、そして細胞を用いたアッセイによってR12よりさらに高い抗プリオン活性を有する事を確認した。これは1分子からなる構造体である為に、細胞アッセイにおけるRNA濃度が低い条件下においても、活性構造が安定に形成された為であると考えられる。
これまでにR12がカリウムイオンに依存して大きな構造変化を生じる事を生かして、RNA酵素(リボザイム)の活性のスイッチング素子としてR12を活用できる事を示してきた。今回、R12のスイッチング素子としての機能を、HIVの病因性蛋白質であるTatを捕捉するRNAアプタマーに応用した。その結果、カリウムイオンに応答して捕捉活性がオフからオンにスイッチするRNAアプタマーの創製に成功した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Boosting of activity enhancement of K+-responsive quadruplex hammerhead ribozyme2015

    • Author(s)
      Yudai Yamaoki, Tsukasa Mashima, Takashi Nagata and Masato Katahira
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 51 Issue: 27 Pages: 5898-5901

    • DOI

      10.1039/c5cc00961h

    • Related Report
      2015 Annual Research Report 2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 立体構造散歩道:APOBEC3G2015

    • Author(s)
      片平正人
    • Journal Title

      生物物理

      Volume: -

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantitative analysis of location- and sequence-dependent deamination by APOBEC3G using real-time NMR spectroscopy2014

    • 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

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] カリウムイオンを認識して活性がスイッテングするTat結合RNAアプタマーおよびハンマーヘッドリボザイムの創製2015

    • Author(s)
      山置佑大,真嶋司,永田崇,片平正人
    • Organizer
      第9回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      熊本大学(熊本市)
    • Year and Date
      2015-09-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanism of bifunction of RNA, trapping of protein and switching of enzymatic activity2015

    • Author(s)
      Katahira, M.
    • Organizer
      The 3rd Symposium on Studying the Function of Soft Molecular Systems by the Concerted Use of Theory and Experiment
    • Place of Presentation
      未来館(東京)
    • Year and Date
      2015-07-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Real-time monitoring and switching of enzyme/aptamer activities2015

    • Author(s)
      Katahira, M.
    • Organizer
      The 4th International Symposium on Drug Discovery and Design by NMR
    • Place of Presentation
      理化学研究所(横浜市)
    • Year and Date
      2015-02-04 – 2015-02-05
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Real-time NMR monitoring of enzymatic reaction of anti-HIV protein, structure of anti-prion RNA aptamer and wood biomass analysis2014

    • Author(s)
      Kanba, K., Mashima, T., Okamura, H., Furukawa, A., Sugase, K., Nishimura, H., Watanabe, T., Nagata, T., and Katahira, M.
    • Organizer
      The 5th Japan-Taiwan NMR symposium
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-29 – 2014-09-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 片平研究室

    • URL

      http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/bio/

    • Related Report
      2015 Annual Research Report 2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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