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核酸構造解析のための安定同位体標識多次元NMR法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 05101004
研究種目

特別推進研究

配分区分補助金
審査区分 化学系
研究機関大阪大学

研究代表者

京極 好正  大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (90012632)

研究分担者 阿久津 秀雄  横浜国立大学, 工学部, 教授 (60029965)
甲斐荘 正恒  東京都立大学, 理学部, 教授 (20137029)
研究期間 (年度) 1993 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
260,000千円 (直接経費: 260,000千円)
1996年度: 14,000千円 (直接経費: 14,000千円)
1995年度: 71,000千円 (直接経費: 71,000千円)
1994年度: 87,000千円 (直接経費: 87,000千円)
1993年度: 88,000千円 (直接経費: 88,000千円)
キーワード安定同位体標識 / 多次元NMR / 固体NMR / 核酸 / 蛋白質核酸複合体 / NOE / 二面角 / 立体特異的 / 異種核多極子2次元相関 / 立体特異的重水素化 / ホリディ構造 / 内部回転角 / 多次元核磁気共鳴 / 異種核双極子2次元相関 / 選択的標識 / 蛋白質-核酸複合体 / 分子認識 / 核酸構造 / 多次NMR / 高分解能NMR / 糖の二面角 / NOEの精度 / 固体HOHAHA / 動的構造 / プリンヌクレオシド醗酵法 / T7RNAポリメラーゼ / 2次元相関スペクトル / 固相合成
研究概要

核酸の安定同位体標識、すなわち全炭素、窒素または特定の部位の炭素、窒素原子^<13>C、^<15>Nに置きかえ、それに加えて、立体特異的に糖の水素原子を重水素に置きかえたヌクレオシドを化学合成する方法を確立した。これを原料としてモノマーユニットを合成し、化学的な方法で、特定の塩基配列を持ち、標識化されたDNA、RNAオリゴマーの合成を行った。
これらの標識化合物を用い、^1H、^<13>C、^<15>N、^<31>P間の直接スピン結合を介しNOEによらない連鎖帰属法を確立した。そのためにいくつかのパルスシーケンスが考案された。これらは蛋白質の異核種多次元NMR法に匹敵するものである。
帰属をもとに、まず種々のJから各二面角α-ζ、χを求める方法を確立した。これによって数少ないNOEと組み合わせて、重合度の低いオリゴマーでは立体構造を規定できた。しかし、高分子量になるとJが利用できない場合が生じるので、NOEを精度高く、また複数の条件下で得たNOEをすべて用いる方法を考案した。
固体状態の試料に対しては、今回はすべての炭素、窒素核を標識した試料について、双極子結合の距離依存性を利用して、もっとも短距離の共有結合スピン対の交差ピークを生じさせ、それにもとづいて全シグナルを帰属する方法を世界に先駆けて開発した。さらに複数部位の標識下で各核間の距離測定を、また2面角を求める方法を考案した。
比較的高分子量の核酸に対して全標識した試料を作ることをヘアピン形RNAについて行い、その立体構造を決めた。また部分的に特定の位置に標識した試料の合成を行い、特異な構造をとる核酸や蛋白質複合体中の核酸に対して、曖昧さの無いシグナルの帰属と、構造上の情報を得ることが出来た。

報告書

(5件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 1994 実績報告書
  • 1993 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (37件)

  • [文献書誌] T. Shida: "Characterization and Comparison of Synthetic Immobile and Mobile Holliday Junctions" J. Biochem.119. 653-658 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Nishizaki: "Solution Structures of DNA Duplexes Containing a DNA-RNA Hybrid Region, d (CG) r (AGAU) d (GAC) d (GTCATCTCC) and d (GGAGA) r (UGAC) d (GTCATCTCC)" Biochemistry. 35. 4019-4025 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Shida: "Analysis of Subsrate Specificity of the RuvC Holliday Junction Resolvase with Synthetic Holliady Junctions" J. Biol. Chem.271. 26105-26109 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A. Ono: "A New spproach for the C5′ methylene proton signal assignment of DNA/RNA oligomers labeled with C5′-monodeuterated nucleosides 1H-31P HSQC spectroscopy" J. Mag. Res. in Chem.34. 40-46 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A. Ono: "Synthesis of (5′S)-]5′-2H1 ; 1′, 2′, 3′, 4′, 5′-13C5]-thymidine via stereoselective deuteration of a 5-oxoribosedderivative" Tetrahedron Lett.38. 395-398 (1997)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Fujiwara: "Multidimensional solid-state nuclear magnetic resonance for correlating anisotropic interactions under magic-angle spinninggconditions" J. Magn. reson.124. 147-153 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Shida, H.Iwasaki, H.Shinagawa and Y.Kyogoku: "Characterization and Comparison of Synthetic Immobile and Mobile Holliday Junctions" J.Biochem.119. 653-658 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nishizaki, S.Iwai, T.Ohkubo, C.Kojima, H.Nakamura, Y.Kyogoku and E.Ohtsuka: "Solution Structures of DNA Duplexes Containing a DNA-RNA Hybrid Region, d (CG) r (AGAC) d (GAC) d (GTCATCTCC) and d (GGAGA) r (UGAC) d (GTCATCTCC)" Biochemistry. 35. 4019-4025 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Shida, H.Iwasaki, H.Saito, Y.Kyogoku and H.Shinagawa: "Analysis of Substrate Specificity of the RuvC Holliday Junction Resolvase with Synthetic Holliday Jun" J.Biol.Chem.271. 26105-26109 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Ono, T.Makita, S.Tate, E.Kawashima, Y.Ishido and M.Kainosho: "A new approach for the C5' methylene proton signal assignment of DNA/RNA oligomers labeled with C5'-monodeuterated nucleosides by ^1H-^<31>P HSQC spectroscopy" J.Mag.Res.in Chem.34. 40-46 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Ono, A.Ono and M.Kainosho: "Synthesis of (5'S) - [5'-^2H_1 ; 1', 2', 3', 4', 5'-^<13>C_5] -thymidine via stereoselective deuteration of a 5-oxoribose derivative" Tetrahedron Lett.38. 395-398 (1997)

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    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Fujiwara, T.Shimomura and H.Akutsu: "Multidimensional solid-state nuclear magnetic resonance for correlating anisotropic interactions under magic-angle spinning conditions" J.Magn.Reson.124. 147-153 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Shida 他: "Characterization and Comparison of Syntheric Immobile and Mobile Holliday Junctions" J.Biochem.119. 653-658 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nishizaki 他: "Solution Structures of DNA Duplexes Containing a DNA-RNA Hybrid Region,d(CG)r(AGAII)d(GAC)d(GTCATCTCC) and d(GGAGA)r(UGAC)d(GTCATCTCC)" Biochemistry. 35. 4016-4025 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] A.Ono 他: "C5' Methylene Proton Signal Assignment of DNA/RNA Oligomers Iabeled with Monodeuteratted Nucleosides by 1H-31P HSQC Spectroscopy" Mag.Reson.in Chem.34. 40-46 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] A.M.Ono 他: "Synthesis of (5'S)-[5'-2H1:1',2',3',4',5'-13C_5]-Themidine via Stereoselective Deuteration of a 5-Oxoribose Derivative" Tetrahedron Lett.38. 395-398 (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Tozawa 他: "Unusual pKa of the carboxylate at the putative catalytic position of the thermophilic F1-ATPase subunit determined by 13C-NMR" FEBS Lett.397. 122-126 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] T.Fujiwata 他: "Multidimensional solid-state nuclear magnetic resonance for correlating anisotropic interactions under magic-angle spinning conditions" J.Magn.Reson.124. 147-153 (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Y.-H.Jeon 他: "Solution structure of the activator contact domain of the RNA polymerase α subunit" Science. 270. 1495-1497 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] H.Matsuo 他: "Three-dimensional dimer structure of the λ-Cro repressor in solution as determined by heteronuclear multidimensional NMR" J.Mol.Biol.254. 668-680 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] S.Tate 他: "Solution structure of a human cyctatin A,variant cystatinA2-98 M56L,byNMR spectroscopy" Biochemistry. 34. 14637-14648 (1994)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] S.tate 他: "Stereospecific measurements of the viciual 1H-31P coupling contact for the diastereotopic C5´methylene protons in a DNA decame" J.Am.Chem.Soc. 117. 7277-7278 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] T.Fujiwara 他: "Conformational.dynamics monitoerd by His-179 snd His-200 of isotated thermophilic F1-ATPase subunit which resicle at the entrance of the "conical tunnol"in Holoenzyme" J.Am.Chem.Soc.117. 11351-11352 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] K.Tozawa 他: "13C-13C and 13C-15N Dipolar correlation NMR of unidormly fabeled organic solids for the complete assignment of their 13C-15N signals:An application to adenosine" FEBS Letters. 376. 190-194 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] S.Tate: "Sequential backbone assingnment in 13C Iabeled DNA by the 1H,13C,31P triple resonance experiment HCP-CCH-COSY" J.Magnetic Resonance,Series B. 106. 89-91 (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] A.Ono: "Proparation and heteronuclear 2D NMR spectroscopy of a DNA dodecamer containing a thymidine residue with a uniformly 13C-Iabeled deoxyribose ring" J.BiomolecularNMR. 4. 581-586 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] S.Tate: "An alternative triple-resonance methods for the through bond correlation of intranucleotide HI^1 and H8 NMR signalsop purine ucleosides" J.Amer.Chem.Soc.116. 5977-5978 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] C.Kojima: "Filtering methods for singlet and doublet signals in NMR spectra of DNA oligomer" J.BiomoleculaR NMR. 4. 181-191 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] T.Odahara: "Dynamic properties of nucleic acids in supramolecular systems as studied by 31P NMR" J.Biochemistry. 115. 270- 278 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] H.Akutsu: "Dynamic structures of intatc chicken erythrocyte chromatines as studied by 1H-31P cross polarization NMR" BiophysicaI J.667. 804-811 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] E.Kawashima: "Sonochemical and triethylbornne induced tin deuteride reduction for the highly stereoselective synthesis of (2'-R)-[2-^2H]-2'-deoxyribonucleosides from 2'-functionalizeo ribonucleosides" Tetrahedron Letters. 34. 1317-1320 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] C.Kojima: "HAL experiment,a novel filtering method and its application to DNA assingment" J.Magn.Reson.Series B. 102. 214-217 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] M.Amano: "Nuclear magnetic esonance study of the codon-anticodon interaction in Bombyx mori tRNA^<gly>_<GCC>" Eur.J.Biochem.217. 131-136 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shida: "Structural analyses of synthetic immobile Holliday junction" Nucleic Acids Symposium Series. 29. 181-182 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] H.Sakashita: "Folding topology and DNA binding of the N-terminal fragment of Ada protein" FEBS Letters. 323. 252-256 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] H.Odawara: "Dynamic properties of nucleic acids in biosupuramolecular systems,as studied by ^<31>P-NMR" J.Biochem.115. 270-278 (1994)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] J.L.Markley: "NMR of Macromolecules-A Practical Approach" Oxford University Press, (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書

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公開日: 1993-04-01   更新日: 2018-03-28  

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