2002 Fiscal Year Annual Research Report

HIV-TatとRNAアプタマーの複合体の立体構造決定に基づくドラッグデザイン

Research Project

Project/Area Number	12470487
Research Institution	Yokohama National University
Principal Investigator	片平正人横浜国立大学, 大学院・環境情報研究科, 助教授 (70211844)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	上杉晴一横浜国立大学, 大学院・環境情報研究科, 教授 (70028851)
Keywords	HIV / アプタマー / Tatタンパク質 / NMR / 立体構造 / RNA結合タンパク質 / RNA / ドラッグデザイン
Research Abstract	HIVのTatタンパク質に非常に高い親和性で結合するRNAアプタマーに関し、これまでTatタンパク質の最も単純なアナログであるアルギニンアミド分子及びより実際的なアナログであるアルギニンリッチモチーフを含む部分ペプチドとの複合体の立体構造の解析・決定を行ってきた。今回、アルギニンリッチモチーフをさらに細分化したペプチドを5種類用意し、RNAアプタマーとの複合体の解析を行った。その結果アルギニンリッチモチーフ中のどのアルギニン残基が、RNAアプタマーと相互作用しているのかを決定する事ができた。2個(ないしは3個)のスペーサー残基を介して配置された2つのアルギニン残基が、RNAアプタマー中の2つの結合サイトと各々独立に、同時に相互作用している事がわかった。これがRNAアプタマーの非常に高い親和性をもたらしているメカニズムである。上記の解析と併行して、部分ペプチドの^<13>C^-、^<15>N^-安定同位体標識も試み、それを用いた複合体の解析も進行させた。安定同位体標識したペプチドを用いる事により、相互作用に関するより詳細な情報が得られ、2つの異なるアルギニン残基によるダブル相互作用が確認された。得られた複合体の構造は、高い親和性がもたらされているメカニズムを明らかにしたのみならず、より高い親和性を有するRNA分子への改変の指針も与えた。又複合体の構造決定により、RNAアプタマーの中でTatタンパク質との相互作用に関与しない部分も明らかとなった。これらの部位は、宿主由来の転写関連タンパク質と相互作用する事で宿主の転写を阻害してしまい、副作用を引き起こす事もわかってきた。Tatタンパク質との相互作用に関与しないこれらの部位の塩基を置換する事で、副作用の少ないRNA分子へと改変できる可能性も示された。

Research Products

(12 results)

All Other

All Publications (12 results)

[Publications] Tanaka, Y.: "Imino proton NMR analysis of HDV ribozymes : nested double pseudoknot structure and Mg^<2+>ion binding site close to the catalytic core in Solution"Nucleic Acids Res.. 30. 766-774 (2002)
[Publications] Tanaka, Y.: "Cleavage reaction of HDV ribozymes in the presence of Mg^<2+> is accompanied by a conformational change"Genes to Cells. 7. 567-579 (2002)
[Publications] Fukuda, H.: "Unfolding of quadruplex structure the G-rich strand of the minisatellite Pc-1 and telomeric repeat by its binding protein MNBP-B/UP1"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 99. 12685-12690 (2002)
[Publications] Liu, H.: "A dimeric RNA quadruplex architecture comprised of two G : G (:A) : G : G (:A) hexads, G : G : G : G tetrads and UUUU loops"J.Mol.Biol.. 322. 955-970 (2002)
[Publications] Liu, H.: "A comparison of the properties and the solution structure for RNA and DNA quadruplexes which contain two GGAGG sequences joined with a tetranucleotide linker"Nucleoside, Nucleotide and Nucleic Acid. 21. 785-801 (2002)
[Publications] Matsugami, A.: "Unique quadruplex structures of d(GGA)_4(12-mer) and d(GGA)_8(24-mer)-direct evidence of the formation of non-canonical base pairs and structural comparison-"Nucleic Acids Res.Suppi.. 2. 49-50 (2002)
[Publications] Liu, H.: "Quadruplex structures of RNA 14-mer, r(GGAGGUUUUGGAGG) and DNA 14-mer, d(GGAGGTTTTGGAGG)"Nucleic Acids Res.Suppi.. 2. 177-178 (2002)
[Publications] 片平正人: "GGAトリプレットDNAが形成する特異な高次構造とその生物学的な意義"蛋白質核酸酵素. 47. 139-144 (2002)
[Publications] 片平正人: "RNA結合タンパク質及び機能性RNAの機能発現メカニズムに立体構造から迫る-hnRNP D(AUF1)、Musashi、Tatアプタマー-"生体の科学. 53. 117-123 (2002)
[Publications] Matsugami, A.: "Structural basis of the highly efficient trap of an HIV Tat protein by a new RNA aptamer"Structure. (in press). (2003)
[Publications] Katahira, M.: "Novel DNA and RNA quadruplex structures and their biological significance"J.Mol.Biol.. (in press). (2003)
[Publications] 片平正人(分担): "NMR分光法"学会出版センター. 269 (2003)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

HIV-TatとRNAアプタマーの複合体の立体構造決定に基づくドラッグデザイン

Principal Investigator

片平 正人 横浜国立大学, 大学院・環境情報研究科, 助教授 (70211844)

Research Products

[Publications] Tanaka, Y.: "Imino proton NMR analysis of HDV ribozymes : nested double pseudoknot structure and Mg^<2+>ion binding site close to the catalytic core in Solution"Nucleic Acids Res.. 30. 766-774 (2002)

[Publications] Tanaka, Y.: "Cleavage reaction of HDV ribozymes in the presence of Mg^<2+> is accompanied by a conformational change"Genes to Cells. 7. 567-579 (2002)

[Publications] Fukuda, H.: "Unfolding of quadruplex structure the G-rich strand of the minisatellite Pc-1 and telomeric repeat by its binding protein MNBP-B/UP1"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 99. 12685-12690 (2002)

[Publications] Liu, H.: "A dimeric RNA quadruplex architecture comprised of two G : G (:A) : G : G (:A) hexads, G : G : G : G tetrads and UUUU loops"J.Mol.Biol.. 322. 955-970 (2002)

[Publications] Liu, H.: "A comparison of the properties and the solution structure for RNA and DNA quadruplexes which contain two GGAGG sequences joined with a tetranucleotide linker"Nucleoside, Nucleotide and Nucleic Acid. 21. 785-801 (2002)

[Publications] Matsugami, A.: "Unique quadruplex structures of d(GGA)_4(12-mer) and d(GGA)_8(24-mer)-direct evidence of the formation of non-canonical base pairs and structural comparison-"Nucleic Acids Res.Suppi.. 2. 49-50 (2002)

[Publications] Liu, H.: "Quadruplex structures of RNA 14-mer, r(GGAGGUUUUGGAGG) and DNA 14-mer, d(GGAGGTTTTGGAGG)"Nucleic Acids Res.Suppi.. 2. 177-178 (2002)

[Publications] 片平正人: "GGAトリプレットDNAが形成する特異な高次構造とその生物学的な意義"蛋白質核酸酵素. 47. 139-144 (2002)

[Publications] 片平正人: "RNA結合タンパク質及び機能性RNAの機能発現メカニズムに立体構造から迫る-hnRNP D(AUF1)、Musashi、Tatアプタマー-"生体の科学. 53. 117-123 (2002)

[Publications] Matsugami, A.: "Structural basis of the highly efficient trap of an HIV Tat protein by a new RNA aptamer"Structure. (in press). (2003)

[Publications] Katahira, M.: "Novel DNA and RNA quadruplex structures and their biological significance"J.Mol.Biol.. (in press). (2003)

[Publications] 片平正人(分担): "NMR分光法"学会出版センター. 269 (2003)

片平正人横浜国立大学, 大学院・環境情報研究科, 助教授 (70211844)