ラフトタンパク質PFOの構造・相互作用解析と核酸性イオンチャネルの創製

• Project/Area Number: 19036026
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• 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)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩下 淑子 (財)東京都高齢者研究・福祉振興財団, 東京都老人総合研究所, 副参事研究員 (50111498)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥6,500,000); Fiscal Year 2008: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2007: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: PFOタンパク質 / NMP / 4重鎖 / 常磁性緩和促進 / 残余双極子結合 / APOBEC3G / HIV / デアミネーション / PFO / 膜タンパク質 / コレステロール / イオンチャネル / リボソーム / NMR

Research Abstract

(1)PFOタンパク質を用いたラフトの機能解析と構造解析に向けた基盤の確立
PFOタンパク質のC末端側コレステロール結合ドメイン(D4)を、アルギニン法によってリフォールディングした。これによりコレステロール結合能を有するD4を調製することに成功した。この試料を用いてD4の共鳴線の帰属を進行させた。得られた帰属結果は、今後D4とコレステロールの膜中における相互作用をTCS法等によって解析する際に、基盤として利用する事ができる。
(2)核酸性イオンチャンネル創製の試み
4重鎖核酸構造の中にカリウムイオン等が結合している様子が、カリウムイオンチャネル中に同イオンが結合している様子によく似ている事から、核酸がイオンチャネルとして動作するのではないかと思い至った。異なる3種の実験系から、核酸を介したイオンの移動が生じている事を示唆する結果が得られた。
(3)ロングレンジの構造情報を用いたマルチドメインからなるタンパク質の構造決定法の確立
神経幹細胞の分化を制御するMusashiタンパク質は、タンデムに連なった2つのRNA結合ドメインを有している。常磁性緩和促進(PRE)と残余双極子結合(RDC)に基づいたロングレンジの構造情報を含めた結果、2つのドメインの相対配置に関して複合体中で十分な精度(r.m.s.d.0.7A以下)で決定できる事が分かった。
(4)抗HlV活性を有するAPOBEC3Gタンパク質によるデアミネーション反応のリアルタイムモニタリング
ヒトのAPOBEC3Gタンパク質は、HIVが感染した際に生合成される同ゲノムのマイナス鎖DNAに作用し、シチジンをデアミネーションしてウリジンに変換する。これによってHIVのゲノム情報は不活化される為、APOBEC3Gは抗HIV活性を有する。APOBEC3Gの立体構造及び1本鎖DNAとの相互作用様式の決定を行なった。さらにAPOBEC3Gによるデアミネーション反応がNMR試料管内で生じ、それをNMRシグナルを用いてリアルタイムでモニターできる事を示した。1本鎖DNAに複数の反応部位が存在する場合、APOBEC3Gは3'→5'の順序をもってデアミネーション反応を進行させる事が分かった。

Research Products

• [Journal Article] Structure, interaction, and real-time monitoring of the enzymatic reaction of wild-type APOBEC3G (2009)
  • Author(s): Furukawa, A., Nagata, T., Matsugami, A., Habu, Y., Sugiyama, R., Hayashi, F., Yokoyama, S., Takaku, H. and Katahira, M
  • Journal Title: EMBO J 28 Pages: 440-451
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The orientation of the ends of G-quadruplex structures investigated using end-extended oligonucleotides" (2009)
  • Author(s): Sannohe, Y., Sato, K., Matsugami, A., Shinohara, K., Mashimo, T., Katahira, M. and Sugiyama, H
  • Journal Title: Bioorg. Medici. Chem 17 Pages: 1870-1875
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural studies of an RNA aptamer containing GGA repeats under ionic conditions using microchip electrophoresis, circular dichroism and 1D-NMR" (2009)
  • Author(s): Nishikawa, F., Murakami, K., Matsugami, A., Katahira, M. and Nishikawa, S
  • Journal Title: Oligonucleotides (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [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: 1815-1812
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Elucidation of the mode of interaction in the UP1-telomerase RNA-telomeric DNA ternary complex which serves to recruit telomerase to telomeric DNA and to enhance the telomerase activity (2008)
  • Author(s): Nagata, T., Takada, Y., Ono, A., Nagata, K., Konishi, Y., Nukina, T., Ono, M., Matsugami, A., Furukawa, A., Fujimoto, N., Fukuda, H., Nakagama, H. and Katahira, M
  • Journal Title: Nucleic Acids Res 36 Pages: 6816-6824
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interactions between antitumor drugs and vault RNA (2008)
  • Author(s): Mashima, T., Kudo, M., Takada, Y., Matsugami, A., Gopinath, S. C. B., Kumar, P. K. R. and Katahira. M
  • Journal Title: Nucleic Acids Symp. Ser 52 Pages: 217-218
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural analysis of r(GGA)_4 found in RNA aptamer for prion protein (2008)
  • Author(s): Matsugami, A., Mashima, T., Nishikawa, F., Murakami, K., Nishikawa, S., Noda K., Yokoyama, T. and Katahira M
  • Journal Title: Nucleic Acids Symp. Ser 52 Pages: 179-180
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural analysis of Musashi-RNA complex on the basis of long-range structural information (2008)
  • Author(s): Ohyama, T., Furukawa, A., Mashima, T., Sugiyama, T., Ohgara, S., Yamazaki, T., Imai, T., Okano, H., Nagata, T. and Katahira, M
  • Journal Title: Nucleic Acids Symp. Set 52 Pages: 193-194
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Orientation of ends of G-quadruplex structure investigated with end-extended oligonucleotides (2008)
  • Author(s): Sannohe, Y., Sato, K., Matsugami, A., Shinohara, K., Mashimo, T., Katahira, M., Sugiyama, H
  • Journal Title: Nucleic Acids Symp. Ser 52 Pages: 171-172
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NMR assignments and the identification of the secondary structure of the anti-retroviral cytidine deaminase (2008)
  • Author(s): Furukawa, A., Nagata, T., Habu, Y., Sugiyama, R., Hayashi, F., Yokoyama, S., Takaku, H. and Katahira. M
  • Journal Title: Nucleic Acids Symp. Ser 52 Pages: 183-184
  • Peer Reviewed
• [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
  • NAID: 10027522051
  • 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] Structural analyses of proteins and nucleic acids related to telomere elongation, neural differentiation, prion, and anti-retroviral process (2008)
  • Author(s): (26)Katahira, M
  • Organizer: Yokohama NMR International Symposium -Drug Discovery and Design by NMR-
  • Place of Presentation: Yokohama
  • Year and Date: 2008-10-21
• [Presentation] Structures and interactions of 4'-thioDNA and RNA/DNA-binding proteins (2008)
  • Author(s): Ohyama, T., Matsugami, A., Furukawa, A., Mashima, T., Sugiyama, T., Nagata, T. and Katahira. M
  • Organizer: XXIII International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
  • Place of Presentation: San Diego, America
  • Year and Date: 2008-08-24
• [Presentation] Structure determination of a multi-domain protein by the use of PRE and RDC, and the unexpected A-form structure of 4'-thioDNA exhibiting nuclease-resistance (2008)
  • Author(s): Ohyama, T., Furukawa, A., Matsugami, A., Mashima, T., Nagata, T. and Katahira, M
  • Organizer: Korea-Japan Symposium on Biological NMR
  • Place of Presentation: Korea seovl
  • Year and Date: 2008-04-24
• [Presentation] Attempt to construct the ion channel composed of nucleic acids (2008)
  • Author(s): Katahira, M.
  • Organizer: International Symposium on Membrane Interface
  • Place of Presentation: Fukuoka
• [Presentation] 核酸性人工イオンチャネル創製の試み (2007)
  • Author(s): 三好 達也
  • 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: 2007-12-12
• [Book] 生物物理学ハンドブック(分担) (2007)
  • Author(s): 片平 正人
  • 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
  • Publisher: 羊土社
• [Remarks]
  • URL: http://www.tsurumi.yokohama-cu.ac.jp/biophys/katahira/