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2023 Fiscal Year Research-status Report

Structural basis for stimulation of DNA damage checkpoint by 9-1-1 interacting protein RHINO

Research Project

Project/Area Number 23K05669
Research InstitutionUniversity of Shizuoka

Principal Investigator

橋本 博  静岡県立大学, 薬学部, 教授 (40336590)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 原 幸大  静岡県立大学, 薬学部, 准教授 (80729343)
菱木 麻美  静岡県立大学, 薬学部, 講師 (60571172)
Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Keywords構造生物学
Outline of Annual Research Achievements

DNA損傷チェックポイントを活性化するヒトDNAクランプRAD9-RAD1-HUS1(以後9-1-1)、9-1-1の機能を正に制御するヒトRHINO、9-1-1をDNAに装着するヒトRAD17-RLC(9-1-1のクランプローダー)を対象に、これらが形成する複合体の構造解析から相互作用メカニズムの解明およびDNA損傷チェックポイントの制御機構の解明を目指す構造生物学的研究を進めた。DNA損傷チェックポイントはがん細胞で亢進されており、その制御メカニズムを原子レベルで解明することによって新たな創薬基盤が得られることが期待できる。
RHINOペプチド(88ー99)と9-1-1との複合体のX線結晶構造解析および9-1-1の機能を負に制御するRAD9サブユニットのC末端領域(以後、RAD9CT)との生化学的相互作用解析から、RHINO(88ー99)は9-1-1のRAD9サブユニットに結合すること、RAD9CTが9-1-1のRAD9サブユニットと分子内で結合すること、さらにRHINO(88ー99)とRAD9CTのRAD9サブユニット上の結合部位は同一であること、を明らかにした。このことから、RHINO(88ー99)はRAD9CTのRAD9サブユニットへの結合を妨げ、9-1-1の活性化状態の維持に寄与していると考えられた。これらの成果を研究論文としてとりまとめ、審査のある国際的学術誌で発表した(Hara et al. & Hashimoto, JBC, 2024)。さらに、9-1-1とRHINO(45-100)との相互作用解析を行い、相互作用メカニズムに関する新たな生化学的知見を得た(未発表)。これにより、RHINOによる9-1-1の機能制御を構造生物学的に解明するための新たな展開が見込まれた。
また、RAD17-RLCの大腸菌共発現系による精製法を再検討し、クライオ電子顕微鏡による立体構造解析に向けた試料調製を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

RHINOおよびRAD9CTによる9-1-1の機能制御に関する構造生物学的研究を研究論文としてまとめることができた(Hara et al. & Hashimoto, JBC, 2024)。RHINOと9-1-1との相互作用メカニズムに関する詳細な知見が得られ(未発表)、さらなる構造生物学的研究への展開が見込まれた。RAD17-RLCの精製法の再検討により、クライオ電子顕微鏡測定に向けた試料を調製できた。

Strategy for Future Research Activity

RHINOによる9-1-1の機能制御の全貌を構造生物学的に解明することを目指し、詳細な相互作用解析で得られた知見に基づき、RHINO-9-1-1複合体の立体構造解析に取り組んでいく。RAD9CTが9-1-1の機能を負に制御することは生化学的に示されているが、そのメカニズムの構造基盤をえるため、複合体の結晶構造解析に取り組む。我々はこれまでに、RAD17が9-1-1のRAD1サブユニットに結合することをX線結晶構造解析によって示している(Hara, Hishiki et al. & Hashimoto, JBC, 2023)。今後は、そのRHINO-RAD1相互作用の機能的意義に迫るため、ヒトRAD17-RLCと9-1-1との複合体構造解析を目指す。

  • Research Products

    (18 results)

All 2024 2023

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (15 results)

  • [Journal Article] Functional Enhancement of Flavin-Containing Monooxygenase through Machine Learning Methodology2024

    • Author(s)
      Matsushita Takuma、Kishimoto Shinji、Hara Kodai、Hashimoto Hiroshi、Yamaguchi Hideki、Saito Yutaka、Watanabe Kenji
    • Journal Title

      ACS Catalysis

      Volume: 14 Pages: 6945~6951

    • DOI

      10.1021/acscatal.4c00826

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural basis for intra- and intermolecular interactions on RAD9 subunit of 9-1-1 checkpoint clamp implies functional 9-1-1 regulation by RHINO2024

    • Author(s)
      Hara Kodai、Tatsukawa Kensuke、Nagata Kiho、Iida Nao、Hishiki Asami、Ohashi Eiji、Hashimoto Hiroshi
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 300 Pages: 105751~105751

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2024.105751

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Uncommon Arrangement of Self-resistance Allows Biosynthesis of de novo Purine Biosynthesis Inhibitor that Acts as an Immunosuppressor2023

    • Author(s)
      Sato Michio、Sakano Sakurako、Nakahara Miku、Tamura Yui、Hara Kodai、Hashimoto Hiroshi、Tang Yi、Watanabe Kenji
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 145 Pages: 26883~26889

    • DOI

      10.1021/jacs.3c09600

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] C. difficile由来スライディングクランプと誤りがちなDNA ポリメラーゼとの相互作用の構造基盤2024

    • Author(s)
      菱木麻美、岡﨑菫、渕上壮太郎、原幸大、橋本博
    • Organizer
      2023年度量子ビームサイエンスフェスタ (水戸)
  • [Presentation] 損傷乗り越えDNAポリメラーゼREV1とPCNAとの 相互作用の構造基盤2024

    • Author(s)
      菱木麻美、星野尚也、渕上壮太郎、原幸大、橋本博
    • Organizer
      2023年度量子ビームサイエンスフェスタ (水戸)
  • [Presentation] チェックポイントクランプ9-1-1のRAD1サブユニットとクランプローダーのRAD17サブユニットとの相互作用に関する構造生物学的研究2023

    • Author(s)
      原幸大、菱木麻美、星野貴子、永田季穂、飯田奈央、澤田征昌、大橋英治、橋本博
    • Organizer
      第87回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム(オンライン)
  • [Presentation] チェックポイントクランプのRAD1サブユニットを介したクランプローダーとの相互作用の構造生物学的解明2023

    • Author(s)
      原幸大、菱木麻美、星野貴子、永田季穂、飯田奈央、澤田征昌、大橋英治、橋本博
    • Organizer
      第27回DNA複製・組換え・修復ワークショップ(福岡)
  • [Presentation] ディフィシル菌由来スライディングクランプとDNA合成酵素の複合体の構造解析2023

    • Author(s)
      岡﨑菫、菱木麻美、原幸大、渕上壮太郎、橋本博
    • Organizer
      第69回日本薬学会東海支部 総会・大会(名古屋)
  • [Presentation] 損傷乗り越えDNA合成に関わるREV1のPCNA相互作用配列の同定2023

    • Author(s)
      星野尚也、菱木麻美、原幸大、渕上壮太郎、橋本博
    • Organizer
      第69回日本薬学会東海支部 総会・大会(名古屋)
  • [Presentation] Clostridioides difficile由来DnaNとDNA合成酵素の相互作用解析2023

    • Author(s)
      岡﨑菫、菱木麻美、原幸大、渕上壮太郎、橋本博
    • Organizer
      PPF2023 第20回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム(京都)
  • [Presentation] 損傷乗り越えDNA合成に関わるREV1のPIP-box配列の同定とPCNAとの相互作用2023

    • Author(s)
      星野尚也、菱木麻美、原幸大、渕上壮太郎、橋本博
    • Organizer
      PPF2023 第20回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム(京都)
  • [Presentation] Clostridioides difficile由来スライディングクランプとDNAポリメラーゼとの相互作用に関する構造基盤2023

    • Author(s)
      菱木麻美、岡﨑菫、原幸大、渕上壮太郎、橋本博
    • Organizer
      令和5年 (2023年) 度日本結晶学会年会および会員総会 (宇部)
  • [Presentation] 9-1-1クランプとそのローダーであるRAD17との相互作用に関する構造研究2023

    • Author(s)
      原幸大、菱木麻美、星野貴子、永田季穂、飯田奈央、澤田征昌、大橋英治、橋本博
    • Organizer
      令和5年 (2023年) 度日本結晶学会年会および会員総会 (宇部)
  • [Presentation] ディフィシル菌由来スライディングクランプによるDNAポリメラーゼの認識機構2023

    • Author(s)
      菱木麻美、岡﨑菫、原幸大、渕上壮太郎、橋本博
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会 (福岡)
  • [Presentation] DNA損傷チェックポイントを制御する9-1-1の分子内相互作用と活性化因子RHINOとの相互作用解析2023

    • Author(s)
      松林志歩、原幸大、永田季穂、達川絢介、飯田奈央、渕上壮太郎、菱木麻美、大橋英治、橋本博
    • Organizer
      日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2023(名古屋)
  • [Presentation] 染色体構築に必須のコヒーシン制御サブユニットの調製と結晶化2023

    • Author(s)
      高橋柚子、原幸大、矢島聡、菱木麻美、渕上壮太郎、橋本博
    • Organizer
      日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2023(名古屋)
  • [Presentation] テンプレートスイッチを促進するSHPRHのペプチドとPCNAの結晶学的研究2023

    • Author(s)
      長谷川椋司、菱木麻美、原幸大、渕上壮太郎、橋本博
    • Organizer
      日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2023(名古屋)
  • [Presentation] 転写を抑制するヒストンバリアントの分解機構の解明2023

    • Author(s)
      菱木麻美、橋本博
    • Organizer
      生涯健康サイエンスフェスin静岡県立大学 (静岡)

URL: 

Published: 2024-12-25  

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