疾病の治療への応用が期待される機能性RNAの構造-機能相関

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18370046
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 片平 正人 Yokohama City University, 国際総合科学研究科, 教授 (70211844)
• Keywords: 多剤耐性 / 抗癌剤 / アプタマー / Rev / 4'チオDNA / Vault

Research Abstract

多剤耐性に関与しているVault粒子のRNA成分(Vault RNA)が、抗癌剤であるミトキサントロンと結合する事を我々は見出した。Vaultが他の抗癌剤とも結合するのかを、NMRを用いたケミカルシフトパータベーション法によって調べた。その結果いくつかの抗癌剤との結合が確認された。またパータベーションのパターンと以前我々が行なった生化学的実験の結果とあわせて考える事で、Vault RNAのどの部位が結合に関与しているのかも同定する事ができた。この部位に相補的なオリゴ核酸を加えてこの部位をブロックする事で、抗癌剤の結合を阻害でき、多剤耐性の克服に向けた突破口となる可能性がある。
HIVのRevタンパク質とその結合RNAであるRREの複合体を試験管内で分子進化させる事で、ATPをRev依存的に捕捉するアプタマーが共同研究者の京大・森井等によって作成された。RNAとタンパク質の複合体からなるこのアプタマーの動作原理を解明すべく、NMR法による解析を行なった。Revの添加に伴ってRNA中に新たな水素結合が形成される事が確認された。これによりRNA全体の立体構造も安定化される事も分かった。ここにATPを添加するとさらに新たな水素結合が形成される事が分かった。これはATPの捕捉に関与するループにおける構造形成に由来するものと、ATPとの直接的な相互作用に由来するものの両方によると考えられた。現在RNA-Rev-ATP複合体の原子レベルでの構造決定を進行させている。
ヌクレエースに対する耐性を示す4'チオDNAの立体構造をNMR法によって決定した。通常のDNAが形成するB型ではなく、本来はRNAが形成するA型構造を4'チオDNAは形成する事が分かった。そしてこの構造に基づいてヌクレエース耐性を説明する事ができた。

Research Products

• [Journal Article] Unexpected A-form formation of 4'-thioDNA in solution, revealed by NMR, and the implications as to the mechanism of nuclease-resistance (2008)
  • Author(s): Matsugami, A., Ohyama, T., Inada, M., Inoue, N., Minakawa, N., Matsuda, A., Katahira, M.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. 36 Pages: 1805-1812
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure of human telomeric DNA under physiological ionic conditions stabilized by proper incorporation of 8-bromoguanosines, as determined by NMR (2007)
  • Author(s): Matsugami, M., Xu, Y., Noguchi, Y., Sugiyama, H. and Katahira, M.
  • Journal Title: FEBS J. 274 Pages: 3545-3556
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural analysis of the fundamental polymer of the sheath constructed by Sphaerotilus natans (2007)
  • Author(s): Takeda, M., Miyanoiri, Y., Nogami, T., Oda, K., Saito, T., Kato, K., Koizumi, J. I., Katahira, M.
  • Journal Title: Biosci. Biotechnol. Biochem. 71 Pages: 2992-2998
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interactions with RNA/DNA of proteins involved in the regulation of transcription, translation and telomere elongation (2007)
  • Author(s): Ohyama, T., Furukawa, A., Miyoshi, T., Takada, Y., Ohgara, S., Hiratsuka, K., Imai, T., Okano, H., Nakagama, H., Nagata, T. and Katahira, M.
  • Journal Title: Nucleic Acids Symp. Ser. 51 Pages: 77-78
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure of 4'-thioDNA which exhibits endonuclease resistance (2007)
  • Author(s): Matsugami A., Ohyama, T., Inada, M., Inoue, N., Minakawa, N., Matsuda, A. and Katahira, M.
  • Journal Title: Nucleic Acids Symp. Ser. 51 Pages: 141-142
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 多剤耐性に関与するVault粒子のRNA成分と薬剤の相互作用の解析 (2007)
  • Author(s): 真嶋司
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-11
• [Book] 生物物理学ハンドブック(分担) (2007)
  • Author(s): 片平正人
  • Total Pages: 109-112
  • Publisher: 朝倉書店
• [Book] 生命科学のための機器分析実験ハンドブック(分担) (2007)
  • Author(s): 大山貴子、松上明正、片平正人
  • Total Pages: 24-26
  • Publisher: 羊土社