DNA修復機構を解明するためのバイプローブの構築

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12660103
• Research Institution: TOKYO UNIVERSITY OF SCIENCE
• Principal Investigator: 菅原 二三男 東京理科大学, 理工学部, 教授 (30192123)
• Keywords: DNAポリメラーゼ / SQMG / SQDG / DNAポリメラーゼβ / phage display法 / NMR / solanapyrone / lithochol酸

Research Abstract

真核生物のDNAポリメラーゼはこれまで12種類の存在が知られており、各酵素はDNAの複製,修復,組み替えを分業すると考えられており,細胞周期のS期を担っている。抽出または組換え体を使用してDNAポリメラーゼ群を得,スクリーニングに用いて阻害物質を探索した。
糖脂質sulfoquinovosyl monoacylglyceride(SQMG),あるいはsulfoquinovosyl diacylglyceride(SQDG)は強くDNAポリメラーゼを阻害する.SQMGとDNAポリメラーゼの結合部位をNMRで決定することを試みた。その結果,脂肪酸(nervonic acid)の結合部位はLeu11,Lys35,His59,Thr79であったが,SQMGの場合Lys68にも強い結合が認められた.このことは,SQMGによるDNAポリメラーゼの強い阻害を説明した.糖の4位をビオチン化してphage display法で結合タンパクを探索し,がん細胞で高発現しているチロシンキナーゼを得た.このたんぱく質は血管新生に関与しており,がん細胞に対して細胞毒性を示さないSQDGが固形がんを阻害するこれまでの結果をよく説明している.
真核生物のDNAポリメラーゼはこれまで12種類の存在が知られており、各酵素はDNAの複製,修復,組み替えを分業すると考えられており,細胞周期のS期を担っている。抽出または組換え体を使用してDNAポリメラーゼ群を得,スクリーニングに用いて阻害物質を探索した。solanapyroneがβとλを阻害した。λの阻害剤は始めての例になる.
これまでにlithochol酸(LCA)の結合部位がLys60,Leu77,Thr79の3つのアミノ酸であることをNMR解析で明らかにした。結合力の差を利用し,ビオチン化したLCAをアフィニティーカラムにしたところαとβを効率よく分離した。

Research Products

• [Publications] S.HANASHIMA, Y.MIZUSHINA, T.YAMAZAKI, K.OHTA, S.TAKAHASHI, H.SAHARA, K.SAKAGUCHI, F.SUGAWARA: "Synthesis of sulfoquinovosylacylglycerols, inhibitors of eukaryotic DNA polymerase α and β"Bioorg.Med.Chem.. 9. 367-376 (2001)
• [Publications] Y.MIZUSHINA, Y.SUGIYAMA, H.YOSHIDA, S.HANASHIMA, T.YAMAZAKI, S.KAMISUKI, K.OHTA, M.TAKEMURA, T.YAMAGUCHI, A.MATSUKAGE, S.YOSHIDA, M.SANEYOSHI, F.SUGAWARA, S.SAKAGUCHI: "Galactosyldiacylglycerol,a mammalian DNA polymerase α-specific inhibitor form sea alga,Pletalonia bingamiae"Biol.Pharm.Bull.. 24. 982-987 (2001)
• [Publications] F.SUGAWARA: "Japanese research and developments on plant pathogens as weed control agent"J.Crop Prot.. 4. 277-285 (2001)
• [Publications] Y.MIZUSHINA, N.KASAI, F.SUGAWARA, A.IIDA, H.YOSHIDA, K.SAKAGUCHI: "Three-dimensional structural model analysis of the binding site of lithocholic acid,an inhibitor of DNA polymerase β and DNA topoisomerase II"J.Biochem. 130. 657-664 (2001)
• [Publications] K.OHTA, Y.MIZUSHINA, T.YAMAZAKI, S.HANASHIMA, F.SUGAWARA, K.SAKAGUCHI: "Specific interaction between an oligosaccharide on the tumor cell surface and the novel antitumor agents,sulfoquinovosylacylglycerols"Biochem.Biophys.Res.Commn.. 288. 893-900 (2001)
• [Publications] Y.MIZUSHINA, S.KAMISUKI, N.KASAI, N.SHIMAZAKI, M.TAKEMURA, H.ASAHARA, S.LINN, S.YOSHIDA, A.MATSUKAGE, O.KOIWAI, F.SUGAWARA, H.YOSHIDA, K.SAKAGUCHI: "A Plant Phytotoxin,Solanapyrone A,is An Inhibitor of DNA polymerase β and λ"J.Biol.Chem.. 277. 630-638 (2001)
• [Publications] M.WATANABE, S.HANASHIMA, Y.MIZUSHINA, H.YOSHIDA, K.SAKAGUCHI, F.SUGAWARA: "Biotinylated lithocholic acids for affinity chromatography of mammalian DNA polymerase α and β"Bioorg.Med.Chem.Lett.. 12. 287-290 (2002)
• [Publications] H.SAHARA, S.HANASHIMA, T.YAMAZAKI, S.TAKAHASHI, F.SUGAWARA, S.OHTANI, M.ISHIKAWA, Y.MIZUSHINA, K.OHTA, N.TAKAHASHI, K.SHIMOZAWA, S.GASA, M.MORI, K.JIMBOW, K.SAKAGUCHI, N.SATO: "Anti-tumor effect of chemically synthesized sulpholipids deduced from sea urchin's natural sulfoquinovosylmonoacylglycerol"Jp.J.Cancer. 93. 85-92 (2002)
• [Publications] F.HAMADA, S.NAMEKAWA, N.KASAI, T.NARA, S.KIMURA, F.SUGAWARA, K.SAKAGUCHI: "Profiling cell nuclear antigen from a basisiomycete,Coprinus cinereus"Eur.J.Biochem.. 269,. 164-74 (2002)
• [Publications] Kamisuki, C.Murakami, K.Ohta, H.Yoshida, F.Sugawara, K.Sakaguchi, Y.Mizushina: "Action of derivatives of dehydroaltenusin, a new mammalian DNA polymerase alpha-specific inhibitor"Biochem.Pharmacol.. 63. 421-427 (2002)
• [Publications] Y.Mizushina, C.Murakami, H.Takikawa, K.Mori, H.Yoshida, F.Sugawara, K.Sakaguchi: "Selective inhibition of the activities of both eukaryotic DNA polymerases and DNA topoisomerases by elenic acid"Biochem.Pharmacol.. 63,. 399-407 (2002)
• [Publications] C.Murakami, M.Takemura, Y.Sugiyama, S.Kamisuki, H.Asahara, M.Kawasaki, T.Ishidoh, S.Linn, S.Yoshida, F.Sugawara, H.Yoshida, K.Sakaguchi, Y.Mizushina: "Vitamin A-related compounds,all-trans retinal and retinoic acids,selectively inhibit activities of mammalian replicative DNA polymerases"Biochem.Biophys.Acta. (印刷中). (2002)
• [Publications] F.SUGAWARA: "Japanese research and developments on plant pathogens as weed control agents."Food Products Press. 445 (2001)
• [Publications] F.SUGAWARA: "Allelopathy in ecological agriculture and forestry."Kluwer Academic Publishers. 266 (2001)
• [Publications] 菅原二三男: "生物有機化学"丸善. 850 (2002)