2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of functional nucleic acid whose activity is altered between inside and outside the cell by utilizing in-cell NMR
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17K14515
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山置 佑大 京都大学, エネルギー理工学研究所, 研究員 (00778095)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 四重鎖核酸 / in-cell NMR / リボザイム / アプタマー / カリウムイオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
GGA繰り返し配列を有するRNAはカリウムイオン(K+)存在条件下でコンパクトなグアニン四重鎖構造を形成する。このGGA繰り返し配列と酵素活性を示すRNA(リボザイム)配列ないしは標的捕捉活性を示すRNA(アプタマー)配列を同時に有する機能性RNAは、K+を感知してグアニン四重鎖構造を形成する。このK+依存的な構造変化によって、これらの機能性RNAは自らの酵素活性や標的捕捉活性をオフからオンへと切り替えることが可能である。生体内においては細胞外のK+濃度が約5 mMであるのに対し、細胞内では約100 mMと高濃度に保たれている。したがって、上記のようなK+応答性の機能性核酸は細胞外では自らの機能をオフに保ち、働くべき場所(細胞内)でのみ K+を感知して自律的に活性をオンへと切り替え可能な新規機能性核酸となり得る。
平成31年度は細胞内のような様々な生体分子が混在する環境下で標的捕捉活性を有する機能性核酸の構造および活性を評価した。HIVウイルスのTatタンパク質を補足する機能性RNAであるTat捕捉アプタマーに関し、HeLa細胞破砕液存在下、非存在下でNMRスペクトルを測定した。Tat補足アプタマーのNMRスペクトルは、様々な夾雑生体分子の存在下であっても細胞破砕液非存在下と良く似ていた。これは細胞破砕液中においてTatを補足するために必要なバルジ構造を有するステムループ構造が保持されていることを示している。また、結合活性に直接関与しないステムの末端数残基のみに化学修飾を加えることで機能性核酸の分解を抑制可能であることも示唆された。さらにTat補足アプタマーとTatペプチドの複合体についても細胞破砕液中でNMRスペクトルを測定し、複合体の形成を示した。これにより、細胞破砕液中という分子夾雑環境においてもTat補足アプタマーが標的補足活性を発揮可能であることが示された。
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[Journal Article] Versatility of RNA-Binding Proteins in Living Cells2019
Author(s)
Kurokawa R., Takeuchi A., Shiina N., Katahira M., Yamashita T., Matsuno Y., Hitachi K., Ishigaki S., Hamad N., Yoneda R., Ueda N., Iida K., Hosokawa M., Hagiwara M., Iida M., Mashima T., Yamaoki Y., So M., Nagata T., Sobue G., Kondo K., Watanabe H., Uchihashi T.
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Journal Title
Biomedical Sciences
Volume: 5
Pages: 7-13
DOI
Open Access
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[Presentation] Development of anti-prion RNA aptamers and destruction of the Alzheimer's disease-related complex2019
Author(s)
T. Mashima, M. Iida, J. H. Lee, Y. Yamaoki, M. So, Y. O. Kamatari, T. Hayashi, M. Kinoshita, K. Kuwata, T. Nagata, M. Katahira
Organizer
International Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2019(ISNAC2019)
Int'l Joint Research
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