Basic research on double-stranded DNA-binding proteins

• Project/Area Number: 17370058
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Biophysics
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: NISHIMURA Yoshifumi Yokohama City University, Division of Structural Biology, International Graduate School of Arts and Sciences, Professor (70107390)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): AKASHI Satoko Yokohama City University, Division of Structural Biology, International Graduate School of Arts and Sciences, Associate Professor (10280728)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥14,050,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2007: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2006: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2005: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000)
• Keywords: Nucleic acid / Genome / Protein / Regulation of gene expression / Aging / NMR / General transcription factor / Structural biology / タンパク質 / 転写調節

Research Abstract

We determined the structures of both free hTFIIEalpha C-tearminal acidic domain (AC-D) and its form bound to the N-terminal pleckstrin homology domain (PH-D) of the p62 subunit of hTFIIH. Intriguingly, hTFIIEalpha AC-D was found to share its binding surface on p62 PH-D with the acidic transactivation peptide fragment of the human tumor supressor protein p53. However, hTFIIEalpha AC-D employs an entirely novel binding mode, which differs from the amphipathic helix method used by many transcriptional activators. The binding surface between p62 PH-D and hTFIIEalpha AC-D is much broader than the specific binding surface between p62 PH-D and the p53 peptide fragment. Given the recent demonstration of TFIIE and TFIIH functions in post initiation events (i.e. promoter clearance) these data are of special relevance to the regulatory mechanisms involved.
Essential Sas-related acetyltransferase 1 (Esa1) contains a presumed chromodomain in addition to a histone acetyltransferase (HAT) domain. We initially determined the solution structure of the Esa1 presumed chromodomain, and showed it to consist of a well folded structure similar to the tudor domain. The domain showed no RNA/DNA binding ability. Since the N-terminus of the protein forms a helical turn, we prepared an N-terminally extended construct, which was surprisingly found to bind to RNA and to be critical for in vivo function. This extended protein contains an additional β-sheet which acts as a knot for the tudor domain. The knot does not cause a global change in the core structure but induces a well defined loop in the tudor domain itself, which is responsible for RNA binding. We made point mutants in an esa1 mutant gene in yeast and their functional abilities examined. The knotted tudor domain mutations which were lethal to the yeast lost RNA binding ability.

Research Products

• [Journal Article] Novel structural and functional mode of a knot essential for RNA binding activity of the Esal presumed chromodomain. (2008)
  • Author(s): Shimojo, H., Sano, N., Moriwaki, Y., Okuda, M., Horikoshi, M., and Nishimura, Y
  • Journal Title: J. Mol. Biol. 378 Pages: 987-1001
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stmctural insight into the TFIIE/TFIIH interaction: TFIIEand p53 share the binding region on TFIIH. (2008)
  • Author(s): Okuda, M., Tanaka, A., Satoh, M., Mizuta, S., Takazawa, M., Ohkuma, Y., and Nishimura, Y.
  • Journal Title: EMBO J. 27 Pages: 1161-1171
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Mass Spectrometric Approach to the Study of DNA-Binding Proteins: The Interaction of Human TRF2 with Telomeric DNA. (2008)
  • Author(s): Sperry, J.B. Shi, X., Rempel, D.L., Nishimura, Y., Akashi, S., Gross, M.L.
  • Journal Title: Biochemsitry 47 Pages: 1797-1807
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Water-mediated interactions between DNA and PhoB DNA-binding/ transctivation domain: NMR-restrained molecular dynamics in explicit water en vironment. (2008)
  • Author(s): Yamane, T., Okamura, H., Ikeguchi, M., Nishimura, Y., Kidera, A.
  • Journal Title: PROTEINS: Structure, Function, and Bioinformatics 71 Pages: 1970-1983
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural characterization of human general transcription factor TFIIF in solution. (2008)
  • Author(s): Akashi, S., Nagakura, S., Yamamoto, S., Okuda, M., Ohkuma, Y., Nishimura Y.
  • Journal Title: Protein Sci. 17 Pages: 389-400
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel structural and functional mode of a knot essential for RNA binding activity of the Esal presumed chromodomain (2008)
  • Author(s): Shimojo, H., Sano, N., Moriwaki, Y, Okuda, M., Horikoshi, M., Nishimura, Y
  • Journal Title: J. Mol. Biol 378 Pages: 987-1001
  • Description: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [Journal Article] Structural insight into the TFIIE/TFIIH interaction: TFIIE and p53 share the binding region on TFIIH (2008)
  • Author(s): Okuda, M., Tanaka, A., Satoh, M., Mizuta, S., Takazawa, M., Ohkuma, Y., Nishimura. Y
  • Journal Title: EMBO J 27 Pages: 1161-1171
  • Description: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [Journal Article] A Mass Spectrometric Approach to the Study of DNA-Binding Proteins: The Interaction of Human TRF2 with Telomeric DNA (2008)
  • Author(s): Sperry, J.B. Shi, X., Rempel, D.L., Nishimura. Y., Akashi, S., Gross, M.L
  • Journal Title: Biochemisitry 47 Pages: 1797-1807
  • Description: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [Journal Article] Water-mediated interactions between DNA and PhoB DNA-binding/ transctivation domain: NMR-restrained molecular dynamics in explicit water environment. (2008)
  • Author(s): Yamane, T., Okamura, H., Ikeguchi, M., Nishimura. Y., Kidera, A
  • Journal Title: PROTEINS: Structure, Function, and Bioinformatics 71 Pages: 1970-1983
  • Description: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [Journal Article] Structural characterization of human general transcription factor TFIIF in solution. (2008)
  • Author(s): Akashi, S., Nagakura, S., Yamamoto, S., Okuda, M., Ohkuma, Y., Nishimura Y
  • Journal Title: Protein Sci 17 Pages: 389-400
  • Description: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [Journal Article] Structural insight into the TFIIE/TFIIH interaction: TFIIE and p53 share the binding region on TFIIH. (2008)
  • Author(s): Okuda, M., Tanaka, A., Satoh, M., Mizuta, S., Takazawa, M., Ohkuma, Y., and Nishimura, Y.
  • Journal Title: EMBO J. 27 Pages: 1161-1171
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Mass Spectrometric Approach to the Study of DNA-Binding Proteins: The Interaction of Human TRF2 with Telomeric DNA. (2008)
  • Author(s): Sperry, J. B. Shi, X., Rempel, D. L., Nishimura, Y., Akashi, S., Gross, M. L.
  • Journal Title: Biochemsitry 47 Pages: 1797-1807
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Water-mediated interactions between DNA and PhoB DNA-binding/transctivation domain: NMR-restrained molecular dynamics in explicit water environment. (2008)
  • Author(s): Yamane, T., Okamura, H., Ikeguchi, M., Nishimura, Y., Kidera, A.
  • Journal Title: PROTEINS: Structure, Function, and Bioinformatics 71 Pages: 1970-1983
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] New paradigm on protein dynamics (2007)
  • Author(s): Nishimura Y., Nakamura H
  • Journal Title: PNE 52 Pages: 937-942
  • Description: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [Journal Article] Dynamics and natively unfolded state of transcription factors (2007)
  • Author(s): Nishimura. Y
  • Journal Title: PNE 52 Pages: 966-973
  • Description: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [Journal Article] NMR dynamics distinguish between hard and soft hydrophobic cores in the DNA-Binding domain of PhoB and demonstrate different roles of the cores in binding to DNA (2007)
  • Author(s): Okamura, H., Makino, K., Nishimura, Y.
  • Journal Title: J.Mol.Biol. 367 Pages: 1093-1117
• [Journal Article] Structural Polymorphism of Chromodomains in Chd1. (2007)
  • Author(s): Okuda, M., Horikoshi, M., Nishimura, Y.
  • Journal Title: J.Mol.Biol. 365 Pages: 1047-1062
• [Journal Article] Stability analysis for double-stranded DNA oligomers and their noncovalent complexes with drugs by laser spray. (2006)
  • Author(s): Shi, X., Takamizawa, A., Nishimura, Y, Hiraoka, K., Akashi,S.
  • Journal Title: J.Mass Spectrom. 41 Pages: 1086-1095
• [Journal Article] Top-down analysis of basic proteins by microchip capillary electrophoresis mass spectrometry (2006)
  • Author(s): Akashi, S., Suzuki, K., Arai, A., Yamada, N., Suzuki, E., Hirayama, K., Nakamura, S., Nishimura.Y.
  • Journal Title: Rapid Commun Mass Spectrom. 20 Pages: 1932-1938
• [Journal Article] A protein recycling system for nuclear magnetic resonance-based screening of drug candidates. (2006)
  • Author(s): Hirayama, A., Shirota, O., Nomura, M, Nagadoi, A., Nishimura, Y.
  • Journal Title: Analytical Biochem. 353 Pages: 99-107
• [Journal Article] Evaluation of Binding Affinity of Protein-Mutant DNA Complexes in Solution by Laser Spray Mass Spectrometry. (2006)
  • Author(s): Shi, X., Nishimura.Y., Akashi, S., Takamizawa, A., Hiraoka.K.
  • Journal Title: J Am Soc Mass Spectrom 17 Pages: 611-620
• [Journal Article] The Neural Repressor NRSF/REST Binds the PAH1 Domain of the Sin3 Corepressor by Using its Distinct Short Hydrophobic Helix. (2005)
  • Author(s): Nomura, M., Uda-Tochio, H., Murai, K., Mori, N., Nishimura, Y.
  • Journal Title: J.Mol.Biol. 354 Pages: 903-915
• [Journal Article] Investigation of molecular size of Transcription Factor TFIIE in solution. (2005)
  • Author(s): Itoh, Y., Unzai, S., Sato, M., agadoi, A., Okuda, M., Nishimura, Y., Akashi., S.
  • Journal Title: PROTEINS. 61 Pages: 633-641
• [Journal Article] Structural Insights into the Asymmetric Effects of Zinc-Ligand Cysteine Mutations in the Novel Zinc Ribbon Domain of Human TFIIEα for Transcription. (2005)
  • Author(s): Okuda, M., Tanaka, A., Hanaoka, F., Ohkuma, Y., Nishimura, Y.
  • Journal Title: J Biochem. 138 Pages: 443-449
  • NAID: 10017347670
• [Journal Article] Evaluation of Protein-DNA Binding Affinity by Electrospray Ionization Mass Spectrometry. (2005)
  • Author(s): Akashi, S., Osawa, R., Nishimura, Y.
  • Journal Title: J.Amer.Soc.Mass Spectrom 16 Pages: 116-125
• [Journal Article] Comparison between TRF2 and TRF1 on their telomeric DNA-bound structures and DNA-binding activities. (2005)
  • Author(s): Hanaoka, S., Nagadoi, A., Nishimura, Y.
  • Journal Title: Protein Sci 14 Pages: 119-130
• [Presentation] 「標的タンパク質と化合物複合体の高次構造とスクリーニング技術の開発」成果報告 (2008)
  • Author(s): 西村 善文
  • Organizer: 都市エリア産学官連携促進事業 新技術システムを用いた疾患細胞動態プロテオミクスの応用平成19年度最終成果報告会
  • Place of Presentation: 横浜エクセルホテル東急
  • Year and Date: 2008-03-10
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] 『標的タンパク質と化合物複合体の高次構造とスクリーニング技術の開発」成果報告 (2008)
  • Author(s): 西村善文
  • Organizer: 都市エリア 産学官連携促進事業新技術システムを用いた疾患細胞動態プロテオミクスの応用平成19年度最終成果報告会
  • Place of Presentation: 横浜エクセルホテル東急
  • Year and Date: 2008-03-10
• [Presentation] テロメア結合タンパク質hTRF2の塩基ドメインの構造解析(ポスター発表) (2007)
  • Author(s): 菅野 良・長土居 有隆・森田 慎・西村 善文
  • Organizer: BMB2007(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: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-12-11
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] 化合物複合体の構造解析 (2007)
  • Author(s): 西村 善文
  • Organizer: 都市エリア 産学官連携促進事業新技術システムを用いた疾患細胞動態フロテオミクスの応用平成19年度第一回研究者会議
  • Place of Presentation: 横浜市大エクステンションセンター
  • Year and Date: 2007-12-06
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] 化合物複合体の構造解析 (2007)
  • Author(s): 西村善文
  • Organizer: 都市エリア 産学官連携促進事業新技術システムを用いた疾患細胞動態プロテオミクスの応用平成19年度第一回研究者会議
  • Place of Presentation: 横浜市大エクステンションセンター
  • Year and Date: 2007-12-06
• [Presentation] Intrinsically disordered regions of transcriptional regulator (2007)
  • Author(s): 西村 善文
  • Organizer: よこはまNMR構造生物学研究会International Symposium on Drug Discovery and Design by NMR
  • Place of Presentation: 理化学研究所 横浜研究所交流棟ホール
  • Year and Date: 2007-10-22
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] Intrinsically disordered regions of transcriptional regulator (2007)
  • Author(s): Nishimura, Y
  • Organizer: Yokohama NMR Symposium : International Symposium on Drug Discovery and Design by NMR
  • Place of Presentation: Yokohama
  • Year and Date: 2007-10-22
  • Description: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [Presentation] Intrinsically disordered regions of transcriptional regulator (2007)
  • Author(s): 西村善文
  • Organizer: よこはまNMR構造生物学研究会International Symposium on Drug Discovery and Design by NMR
  • Place of Presentation: 理化学研究所 横浜研究所 交流棟ホール
  • Year and Date: 2007-10-22
• [Presentation] 「分子構造に基づく細胞極制御タンパク質ネットワーク解析」 (2007)
  • Author(s): 西村 善文
  • Organizer: 21世紀COE 成果報告会
  • Place of Presentation: 横浜市大(福浦キャンバス)
  • Year and Date: 2007-07-26
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] 「分子構造に基づく細胞極制御タンパク質ネットワーク解析」 (2007)
  • Author(s): 西村善文
  • Organizer: 21世紀COE 成果報告会
  • Place of Presentation: 横浜市大(福浦キャンパス)
  • Year and Date: 2007-07-26
• [Presentation] 「標的タンパク質と化合物複合体の高次構造とスクリーニング技術の開発」 (2007)
  • Author(s): 西村 善文・長土居 有隆・奥田 昌彦
  • Organizer: 都市エリア 産学官連携促進事業横浜臨海部エリア-H19年度研究成果報告会
  • Place of Presentation: 横浜情報文化センター
  • Year and Date: 2007-07-09
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] 「標的タンパク質と化合物複合体の高次構造とスクリーニング技術の開発」 (2007)
  • Author(s): 西村善文・長土居有隆・奥田昌彦
  • Organizer: 都市エリア 産学官連携促進事業・横浜臨海部エリア・H19年度研究成果報告会
  • Place of Presentation: 横浜情報文化センター
  • Year and Date: 2007-07-09
• [Presentation] 「横浜市大の施設共用イノベーション事業」 (2007)
  • Author(s): 西村 善文
  • Organizer: よこはまNMR構造生物学研究会 第32回ワークショップ「理研GSCにおけるタンパク質構造解析の現状」
  • Place of Presentation: 理化学研究所 横浜研究所交流棟ホール
  • Year and Date: 2007-06-06
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] 「横浜市大の施設共用イノベーション事業」 (2007)
  • Author(s): 西村善文
  • Organizer: よこはまNMR構造生物学研究会 第32回ワークショップ「理研GSCにおけるタンパク質構造解析の現状」
  • Place of Presentation: 理化学研究所 横浜研究所 交流棟ホール
  • Year and Date: 2007-06-06
• [Presentation] 「ヒト基本転写因子TFHFの構造解析」 (2007)
  • Author(s): 永倉 慎二郎・山本 誠二・大熊 芳明・西村 善文・明石 知子
  • Organizer: 第55回質量分析総合討論会
  • Place of Presentation: 広島国際会議場
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] 「ソフトな相互作用からなる塩濃度に敏感な複合体の溶液構造の解析」 (2007)
  • Author(s): 明石 知子・西村 善文
  • Organizer: 特定領域研究「生命秩序の膜インターフェイスを制御するソフトな分子間相互作用jH19年度Kick-off班会議
  • Place of Presentation: 玄海ロイヤルホテル(福岡)
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] クロマチン上での基本転写因子、転写制御因子、ヒストン修飾因子の構造生物学 (2007)
  • Author(s): 西村 善文
  • Organizer: ターゲットタンパク研究プログラム第1回全体交流会
  • Place of Presentation: ウエスティン都ホテル京都
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] MAP3K12binding inhibitory protein1(MBIP)の構造生物学的研究 (2007)
  • Author(s): 佐藤 昌彦・長土居 有隆・西村 善文
  • Organizer: 第46回NMR討論会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] NMRによる基本転写因子TEIIEの構造研究 (2007)
  • Author(s): 片岡 雅之・長土居 有隆・奥田 昌彦・西村 善文
  • Organizer: 第46回NMR討論会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] Solution structures of two subunits in the whole TFIIE molecule. (2007)
  • Author(s): 西村 善文
  • Organizer: 第2回アジアー太平洋NMRシンポジウム
  • Place of Presentation: 台湾・新竹
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] Structueal and Functional Polymorphism of Chromodomains from Chromatin Remodeling Factors. (2007)
  • Author(s): 西村 善文
  • Organizer: 第16回ISMAR会議
  • Place of Presentation: 台湾・賢丁
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] 転写関連因子の動的構造と、天然変性状態 (2007)
  • Author(s): 西村 善文
  • Organizer: 日本生物物理学会第45回年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] 分子動力学シュミレーションによるPhoBDNA結合タンパクのダイナミクス解析 (2007)
  • Author(s): 山根 努・岡村 英保・池口 満徳・西村 善文・木寺 詔紀
  • Organizer: 日本生物物理学会第45回年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] Solution structures of two subunits in the whole TFIIE molecule (2007)
  • Author(s): Nishimura, Y
  • Organizer: 2nd Asia and Pacific NMR Symposium
  • Place of Presentation: Taiwan
  • Description: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [Presentation] Structueal and Functional Polymorphism of Chromodomains from Chromatin Remodeling Factors (2007)
  • Author(s): Nishimura, Y
  • Organizer: 16th ISMAR International Meeting
  • Place of Presentation: Taiwan
  • Description: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [Presentation] 「ヒト基本転写因子TFIIFの構造解析」 (2007)
  • Author(s): 永倉慎二郎・山本誠二・大熊芳明・西村善文・明石知子
  • Organizer: 第55回質量分析総合討論会
  • Place of Presentation: 広島国際会議場
• [Presentation] 「ソフトな相互作用からなる塩濃度に敏感な複合体の溶液構造の解析」 (2007)
  • Author(s): 明石知子・西村善文
  • Organizer: 特定領域研究「生命秩序の膜インターフェイスを制御するソフトな分子間相互作用」H19年度Kick-off班会議
  • Place of Presentation: 玄海ロイヤルホテル(福岡)
• [Presentation] 分子動力学シュミレーションによるPhoB DNA結合タンパクのダイナミクス解析 (2007)
  • Author(s): 山根努・岡村英保・池口満徳・西村善文・木寺詔紀
  • Organizer: 日本生物物理学会第45回年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] Solution structures of two subunits in the whole TFIIE molecule. (2007)
  • Author(s): 西村善文
  • Organizer: 第2回アジア・太平洋NMRシンポジウム
  • Place of Presentation: 台湾・新竹
• [Book] 蛋白質・核酸・酵素52蛋白質動的構造の新しいパラダイム:特集にあたって (2007)
  • Author(s): 西村 善文、中村 春木
  • Publisher: 共立出版株式会社
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Book] 蛋白質・核酸・酵素52転写因子の動的構造と天然変性状態 (2007)
  • Author(s): 西村 善文
  • Publisher: 共立出版株式会社
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Book] 蛋白質・核酸・酵素 52 蛋白質動的構造の新しいパラダイム:特集にあたって (2007)
  • Author(s): 西村善文、中村春木
  • Publisher: 共立出版株式会社
• [Book] 蛋白質・核酸・酵素 52 転写因子の動的構造と天然変性状態 (2007)
  • Author(s): 西村善文
  • Publisher: 共立出版株式会社
• [Book] 神経特異的転写抑制因子NRSF/RESTとコリプレッサーSin3との複合体構造 (2006)
  • Author(s): 野村充, 西村善文
  • Publisher: 蛋白質・核酸・酵素
• [Book] ラマンおよびCDによる高次構造解析-生物薬科学実験講座 核酸II核酸の分離と構造 (2005)
  • Author(s): 西村 善文
  • Publisher: 廣川書店