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2019 Fiscal Year Research-status Report

Mechanism of the formation of a translational repression complex that plays a role in the proliferation of cancer and stem cells and molecular basis of drug discovery

Research Project

Project/Area Number 17K07307
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

永田 崇  京都大学, エネルギー理工学研究所, 准教授 (10415250)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
KeywordsMusashi / NMR / RNA結合 / AFM
Outline of Annual Research Achievements

癌・幹細胞増殖性維持に関わる翻訳調節因子Musashi1 タンパク質(Msi1)は、N端領域に2つのRNA結合ドメイン(RBD)、RBD1及びRBD2を有する。これまでに、このRBD1-RBD2領域がRNA配列UAGXnGUAG (X=U/A/C/G, n=0-50)を特異的に認識・結合することを見出した。本研究では、この認識・結合を立体構造及び分子運動の観点から明らかにすることを目的としている。今年度は、まず、N及びC末端を確定したRBD1-RBD2コンストラクト(Msi1 RBD1-2)の大量調製方法を検討し、NMR構造解析に適した試料の供給方法を確立した。また、上記RNA配列のうち、n=1のUAGXGUAGを少なくとも1つ含むnumb-15等の遺伝子由来のRNA配列及びn=0のRNA配列をベースとして、新たにn=2-6のRNA配列を系統的に作製した。これら合計21種類のRNA配列について、ゲルシフトアッセイ及び蛍光偏光解消法によりMsi1 RBD1-2との結合を解析し、結合プロファイルが好ましいRNA配列を数種類選別した。そして、安定同位体15N標識化したMsi1 RBD1-2に対して、選別したRNA配列を各々滴定するケミカルシフトパーターベーション実験(CSP)を実施した。これらの結合はいずれもNMR化学シフトの時間スケールでゆっくりとした交換に分類される、すなわち強い結合であることがわかった。また複合体のNMRスペクトルを確認したところ、NMR立体構造解析に適した複合体であることがわかった。目下、結合部位の同定を行っているところである。一方、複合体のNMR立体構造解析に向けた準備として、NMRパルスシーケンス及び実験パラメータの整備、データプロセッシング、スペクトル解析、及び立体構造解析などの整備も行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

昨年度の成果を発展させ、NMR立体構造解析に適したMsi1 RBD1-2の大量調製方法を確立するとともに、合計21種類のRNA配列の中から複合体形成に適した結合プロファイルをもつRNA配列を数種類得た。実際にNMR測定、特にCSPを実施し、得られた複合体のスペクトルを確認したところ、NMR立体構造解析に適した複合体であることがわかった。目下、結合部位の同定を行っているところである。さらに、複合体のNMR立体構造解析に向けた準備も順調に進んでおり、NMRパルスシーケンス及び実験パラメータの整備、データプロセッシング、スペクトル解析、及び立体構造解析などの整備も行った。高速AFMの測定に関しては、試料調製の検討を引き続き行っている。また今年度は、Msi1とは異なるRNA結合タンパク質で、RNAの結合に際して構造変化を起こすものについて、形状の分布を解析する技術的ノウハウを得た。

Strategy for Future Research Activity

今年度確立した方法で13C,15N二重標識化Msi1 RBD1-2を大量調製する。そして、今年度得た結合プロファイルの好ましいRNA配列を用いて複合体とする。得られた複合体について、今年度整備したNMRパルスシーケンス及び実験パラメータ、データプロセッシング、スペクトル解析、及び立体構造解析の各方法を適用し、複合体のNMR立体構造決定を行う。また、高速AFM観察を実施する。

Causes of Carryover

Msi1による標的RNAの結合機構をNMRとAFMにより解析するため、長さ、配列の異なるRNAオリゴを設計・合成し、まずはEMSA及び蛍光異方性により結合の特徴を定性・定量的に比較検討して来た結果、先の解析に供するべきRNAオリゴが複数種類得られた。これらを用いてNMRとAFMにより詳細な解析を行うため、期間を延長する必要が生じた。得られた成果を生体分子NMR国際学会で報告する予定である。

  • Research Products

    (40 results)

All 2020 2019

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 6 results) Presentation (34 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Development and structural determination of an anti-PrPC aptamer that blocks pathological conformational conversion of prion protein2020

    • Author(s)
      Mashima Tsukasa、Lee Joon-Hwa、Kamatari Yuji O.、Hayashi Tomohiko、Nagata Takashi、Nishikawa Fumiko、Nishikawa Satoshi、Kinoshita Masahiro、Kuwata Kazuo、Katahira Masato
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Pages: 4934

    • DOI

      10.1038/s41598-020-61966-4

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Recent progress of in-cell NMR of nucleic acids in living human cells2020

    • Author(s)
      Yamaoki Yudai、Nagata Takashi、Sakamoto Tomoki、Katahira Masato
    • Journal Title

      Biophysics Review

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1007/s12551-020-00664-x

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] RNA sequence and length contribute to RNA-induced conformational change of TLS/FUS2020

    • Author(s)
      Hamad Nesreen、Mashima Tsukasa、Yamaoki Yudai、Kondo Keiko、Yoneda Ryoma、Oyoshi Takanori、Kurokawa Riki、Nagata Takashi、Katahira Masato
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Pages: 2629

    • DOI

      10.1038/s41598-020-59496-0

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Suppression of Fast Proton Conduction by Dilution of a Hydronium Solvate Ionic Liquid: Localization of Ligand Exchange2020

    • Author(s)
      Kawata Kio、Kitada Atsushi、Tsuchida Naoki、Saimura Masayuki、Nagata Takashi、Katahira Masato、Fukami Kazuhiro、Murase Kuniaki
    • Journal Title

      Journal of The Electrochemical Society

      Volume: 167 Pages: 046508~046508

    • DOI

      10.1149/1945-7111/ab75fc

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] An insight into the dependence of the deamination rate of human APOBEC3F on the length of single-stranded DNA, which is affected by the concentrations of APOBEC3F and single-stranded DNA2020

    • Author(s)
      Wan Li、Kamba Keisuke、Nagata Takashi、Katahira Masato
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects

      Volume: 1864 Pages: 12934

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2019.04.011

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] How Does the Recently Discovered Peptide MIP Exhibit Much Higher Binding Affinity than an Anticancer Protein p53 for an Oncoprotein MDM2?2019

    • Author(s)
      Yamada Tatsuya、Hayashi Tomohiko、Hikiri Simon、Kobayashi Naohiro、Yanagawa Hiroshi、Ikeguchi Mitsunori、Katahira Masato、Nagata Takashi、Kinoshita Masahiro
    • Journal Title

      Journal of Chemical Information and Modeling

      Volume: 59 Pages: 3533~3544

    • DOI

      10.1021/acs.jcim.9b00226

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Heterologous expression and oxidative activity of four fungal ligninolytic enzymes by Pichia pastoris2020

    • Author(s)
      Kenneth TSK, Kondo K, Nagata T, Katahira M
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度大会
  • [Presentation] 選択的白色腐朽菌が産する溶解性多糖モノオキシゲナーゼの構造および活性の解析2020

    • Author(s)
      近藤 敬子, グエン フエン, ワンサミハルジャ アンドリー, 小瀧 努, 三上 文三, 渡辺 隆司, 永田 崇, 片平 正人
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度大会
  • [Presentation] リグニン・多糖複合体分解に関与する白色腐朽菌由来グルクロノイルエステラーゼの速度論解析および添加剤耐性2020

    • Author(s)
      坂井勇太, 林孟宜, 檜山明穂, 米沢柚香, 近藤敬子, 永田崇, 片平正人
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度大会
  • [Presentation] In-cell NMR法を用いた非標準構造を形成する核酸の構造安定性の解析2020

    • Author(s)
      阪本知樹, 山置佑大, 加納ふみ, 村田昌之, 永田崇, 片平正人
    • Organizer
      第100回日本化学会年会
  • [Presentation] リグニンオリゴマーモデルとセルラーゼ糖質結合モジュール間の相互作用を原子・分子レベルで可視化するためのNMR解析2020

    • Author(s)
      徳永 有希, 永田 崇, 近藤 敬子, 片平 正人, 渡辺 隆司
    • Organizer
      第70回日本木材学会大会
  • [Presentation] Oxidative activity of four heterologously expressed fungal ligninolytic enzymes by Pichia pastoris2020

    • Author(s)
      Kenneth TSK, Kondo K, Nagata T, Katahira M
    • Organizer
      第70回日本木材学会大会
  • [Presentation] STRUCTURAL AND PHYSICAL BASIS FOR THE HIGHER AFFINITY TO ONCOPROTEIN MDM2 OF A PEPTIDE SELECTED WITH MRNA DISPLAY OVER TUMOR SUPPRESSOR P532020

    • Author(s)
      Nagata Takashi、Yamada Tatsuya、Hayashi Tomohiko、Hikiri Shimon、Kobayashi Naohiro、Ikeguchi Mitsunori、Katahira Masato、Kinoshita Masahiro、Yanagawa Hiroshi
    • Organizer
      64th Annual Meeting of the Biophysical Society
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Structural and functional study of the G-quadruplex anti-prion RNA aptamer and in-cell NMR of nucleic acids2019

    • Author(s)
      Nagata Takashi
    • Organizer
      International IPR Seminar, Open up a new era of structural biology with advanced NMR study
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Development of anti-prion RNA aptamers and destruction of the Alzheimer's disease-related complex2019

    • Author(s)
      Mashima Tsukasa、Iida Mamiko、Lee Joon-Hwa、Yamaoki Yudai、So Masatomo、Kamatari Yuji O.、Hayashi Tomohiko、Kinoshita Masahiro、Kuwata Kazuo、Nagata Takashi、Katahira Masato
    • Organizer
      The 46th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry, The 3rd Annual Meeting of Japan Society of Nucleic Acids Chemistry
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] AFMで測定したDNA粒子の特徴抽出と機械学習による四重鎖判別法の開発2019

    • Author(s)
      田中陽一郎, 永田崇, 萩野俊郎
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] NADPH再生系を内包するハイブリッド型アゾレダクターゼの開発2019

    • Author(s)
      堀内正隆, 永田崇, 片平正人, 小橋川敬博, 鈴木定彦, 落合正則
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] Promoter associated non-coding RNA, pncRNA, can diminish the aggregation of TLS caused by shearing stress2019

    • Author(s)
      Hamad NH, Mashima T, Yamaoki Y, Kondo K, Yoneda R, Kurokawa R, Nagata T, Katahira, M
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] HIV Vifによるユビキチン化を介さないヒトAOBEC3G活性の阻害2019

    • Author(s)
      神庭圭佑, 万里, 雲財悟, 森下了, 永田崇, 片平正人
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] Vif - CBFβ - CUL5 - ELOB - ELOC 複合体に結合するアプタマーの解析2019

    • Author(s)
      熊谷紀志, 鈴木拓也, 関川湧斗, 神庭圭介, 万里, 永田佳代子, 高折晃史, 片平正人, 永田崇, 坂本泰一
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] 選択的白色腐朽菌に由来するLytic polysaccharide monooxygenaseのX線結晶構造および活性の解析2019

    • Author(s)
      近藤敬子, Nuyen Nguyen, Andry Wangsamihardja, 小瀧努, 三上文三, 渡辺隆司, 永田崇, 片平正人
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] In-cell NMR法によるヒト生細胞内の核酸の構造およびダイナミクスの解析2019

    • Author(s)
      山置佑大, 永田崇, 阪本知樹, 高見昇平, 加納ふみ, 村田昌之, 片平正人
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] ヒト生細胞内における核酸の非標準構造および構造安定性のin-cell NMR法を用いた解析2019

    • Author(s)
      阪本知樹, 山置佑大, 加納ふみ, 村田昌之, 永田崇, 片平正人
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] In-cell NMR法によるヒト生細胞内における核酸‐リガンド相互作用の解析2019

    • Author(s)
      高見昇平, 山置佑大, 加納ふみ, 村田昌之, 坂本秦一, 原田和雄, 永田崇, 片平正人
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] In-cell NMR法を用いたヒト生細胞内のDNAおよびRNAの構造安定性評価2019

    • Author(s)
      山置佑大, 永田崇, 高見昇平, 阪本知樹, 片平正人
    • Organizer
      第58回NMR討論会(2019)(NMR討論会・SEST2019連合大会)
  • [Presentation] 非常に高い活性を有する抗プリオンRNAアプタマーの構造機能相関2019

    • Author(s)
      永田崇, 真嶋司, Lee Joon-Hwa, 鎌足雄司, 林智彦, 木下正弘, 桑田一夫, 片平正人
    • Organizer
      第58回NMR討論会(2019)(NMR討論会・SEST2019連合大会)
  • [Presentation] The observation of in-cell NMR signals of nucleic acids in living human cells2019

    • Author(s)
      Yamaoki Y, Kiyoishi A, Miyake M, Lin KH, Kano F, Murata M, Nagata T, Katahira M
    • Organizer
      7th International Meeting of Quadruplex Nucleic Acids
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] In-cell NMR法を用いたヒト生細胞内核酸の構造およびダイナミクスの評価2019

    • Author(s)
      山置佑大, 永田崇, 清石 彩華, 三宅 雅之, 加納ふみ, 村田昌之, 片平正人
    • Organizer
      第57回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] HIV Vif-ヒトE3ユビキチンリガーゼ複合体によるヒト抗ウイルス因子APOBEC3Gの脱アミノ化阻害の分子メカニズム2019

    • Author(s)
      神庭圭佑, 万里, 雲財悟, 森下了, 永田崇, 片平正人
    • Organizer
      第57回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] The effect of the distance between the RNA sequences recognized by two RNA-binding domains on the affinity of the MSI1-RNA interaction2019

    • Author(s)
      Tu Wei Hsm, 神庭 圭佑, 永田 崇, 片平 正人
    • Organizer
      第57回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] NMR Analysis for Molecular Insight into the Interaction between Lignin and Carbohydrate Binding Module of Cel7A from Trichoderma reesei2019

    • Author(s)
      Tokunaga, Y, Nagata, T, Kondo, K, Katahira, M, Watanabe, T
    • Organizer
      The 20th International Symposium on Wood, Fiber and Pulping Chemistry
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Structural analyses of covalent linkages between lignin and hemicellulose in wood cell walls2019

    • Author(s)
      H. Nishimura, K. Nagata, M. Yamada, T. Nagata, M. Katahira, T. Watanabe
    • Organizer
      1st International Lignin Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] NMR study on Binding Sites of 13C-Lignin Oligomer Models with Carbohydrate Binding Module of Cel7A from Trichoderma reesei2019

    • Author(s)
      Tokunaga, Y, Nagata, T, Kondo, K, Katahira, M, Watanabe, T
    • Organizer
      1st International Lignin Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Strategy of lignocellulose conversion using catalysts with controlled affinity to lignin2019

    • Author(s)
      Watanabe, T, Tokunaga, Y, Oshiro, S, Saito, K, Okano, H, Nishimura, H, Nagata, T, Kondo, K, Katahira, M, Isozaki, K, Takaya, H, Nakamura, M
    • Organizer
      1st International Lignin Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] セルラーゼ糖質結合モジュールに対するリグニンモデル吸着部位の解析2019

    • Author(s)
      德永有希, 永田崇, 近藤敬子, 片平正人, 渡辺隆司
    • Organizer
      第33回セルラーゼ研究会
  • [Presentation] Disruption of the Alzheimer’s disease-related complex between prion and amyloid β by an anti-prion aptamer2019

    • Author(s)
      T. Mashima, Y. M. Iida, Yamaoki, M. So, T. Nagata, M. Katahira
    • Organizer
      Commemorative International Symposium of the Japan Society of Nucleic Acids Chemistry (CISNAC) 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] In-cell NMR法を用いたヒト生細胞内の核酸の構造と安定性の評価2019

    • Author(s)
      山置佑大, 永田崇, 清石彩華, 三宅雅之, Lin Kuan-Heng, 高見昇平, 加納ふみ, 村田昌之, 片平正人
    • Organizer
      第21回日本RNA学会年会
  • [Presentation] プリオンタンパク質の構造変換を抑制するRNAアプタマーの開発と構造決定2019

    • Author(s)
      真嶋司, Lee Joon-Hwa, 鎌足雄司, 林智彦, 永田崇, 西川富美子, 西川諭, 木下正弘, 桑田一夫, 片平正人
    • Organizer
      第21回日本RNA学会年会
  • [Presentation] An insight into the target search and HIV Vif-dependent inactivation of APOBEC3F and APOBEC3G elucidated by tracking the deamination events2019

    • Author(s)
      Kamba K, Wan L, Nagata T, Katahira M
    • Organizer
      8th Asia-Pacific NMR Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] APOBEC3FとAPOBEC3Gの脱アミノ化速度は、それら及びDNAの濃度、さらにDNAの長さに影響を受ける2019

    • Author(s)
      神庭圭佑, 万里, 永田崇, 片平正人
    • Organizer
      第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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