高分子量核酸,核酸-蛋白質複合体の構造解析に有効な同位体標識技術の開発と応用

• 研究課題/領域番号: 08680725
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 小野 晶 東京都立大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (10183253)
• 研究期間 (年度): 1996 – 1997
• 研究課題ステータス: 完了 (1997年度)
• 配分額: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円); 1997年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 1996年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
• キーワード: NMR / 核磁気共鳴 / DNA / 構造解析 / Homeodomain / 安定同位体 / 化学合成 / DNAオリゴマー / RNAオリゴマー / 多次元NMR / ヘア-ピン構造 / 微生物発酵 / ヌクレオシド

研究概要

(1)標識グルコースを原料とする糖部標識ヌクレオシド類の合成ルートの確立:標識グルコースを原料として糖部標識ウリジンやチミジンを合成するルートは収率がよいが、プリンヌクレオシド類の化学合成収率は満足のいくものではない。糖部標識ウリジンやチミジンを出発物質として酵素を用いる塩基交換反応を利用して糖部標識プリンヌクレオシドを調製する手法に関して検討した。ウリジンあるいはチミジンから換算して概ね90%以上の収率でアデノシン、グアノシン、2'-デオキシアデノシン、2'-デオキシグアノシンを得ることができた。
(2)高分子量複合体の構造解析への応用:安定同位体利用NMR研究の最終目的は従来の手法では解析が困難であった高分子量複合体の構造解析にある。測定対象が高分子化するに従い、シグナルがブロードになり、かつその重複が著しくなる。化学合成法の長所の一つである残基特異的標識法を最大限に活用することにより任意の残基を標識したサンプルを種々調製し、個々の解析データを集積することにより全体構造を決定する。この手法により、シグナルの重複を防ぎ、また煩雑なシグナル帰属の操作を回避することにより、迅速でより精度の高い解析が可能となる。対称として、Antennapedia Homeodomainとその認識配列を含むDNAオリゴマーとの複合体を用いて、高分子量蛋白質-DNA複合体の糖ーリン酸バックボーンの構造解析を行い、全てのホスホジエステル結合部位に配座がBI配座でるかBII配座であるかを決定することに成功した。また、蛋白質の結合によるDNA糖部の配座の変化を観測することに成功した。現在、構造解析研究が進行中であり、近い将来、精密構造を報告できると期待している。

研究成果

• [文献書誌] Oogo, Y.: "Synthesis of [5'-^2H_1]-nucleosides with defined (5'S)/(5'R)-ratios" Tetrahedron Letters in press. 39. (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ono, A.: "Systematic-synthesis of specifically ^<13>C/^2H-labeled nucleosides from [ul^<13>C_6]-o-glucose" Tetrahedron Letters in press. 39. (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Fernandes, C.: "NMR with ^<13>C/^<15>N-do ubly labeled DNA : the antenapedid homeodomain complex with a 14mer DNA duplex" Journal of biomolecular NMR in press. (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Szyperski, T.: "Measurement of ^3Jcip scalar couplings in a 17kDa protein complex with ^<13>C,^<15>N-labeled DNA distingishes the BI and BII phosphate conformation of the DNA" Journal of American Chemical Society. 119. 9901-9902 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ono, A.: "Selective multiple labeling strategy to obtain accutate NMR parameters for nudeic acids. Comformational analysis around the glycoside band" Nucleic Acids Symposium Series. 37. 75-76 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ono, A.: "Synthesis of stereoselectively ^<13>C/^2H-doubly laleled DNA oligomers by the combined use of chemical and enzymatic reactions" Nucleic Acids Symposium Series. 37. 73-74 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ono, A.: "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 Letters. 38. 395-398 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Oogo, Y., Ono, (Mei)A., Ono, A., Kainosho, M.: "Synthesis of [5'-^2H_1]-nucleosides with defined (5'S)/(5'R)-ratios." Tetrahedron Lett.No.39(in press). (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ono, (Mei)A., Shiina, T., Ono, A., Kainosho, M.: "Systematic synthesis of specifically ^<13>C/^2H-labeled nucleosides from [ul-^<13>C_6]-D-glucose." Tetrahedron Lett.No.39(in press). (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Fernandez, C., Szyperski, T., Iwai, H., Tate, S., Ono, A., Wuthrich, K., Kainosho, M.: "NMR with ^<13>C/^<15>N-doubly labeled DNA : the Antennapedia Homeodomeain complex with a 14mer DNA duplex." J.Biomol.NMR. (in press). (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Szyperski, T., Fernandez, C., Ono, A., Kainosho, M., Wuthrich, K.: "Measurement of deoxyribose 3JHH scalar couplings reveals protein binding-induced changes in the sugar puckers of the DNA." J.Am.Chem.Soc.(in press). (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Akira Ono, Yu Oogo, Shin-ichi Tate, Akira Ono, Kainosho Masatsune: "Synthesis stereoselectively ^<13>C/^2H-doubly labeled DNA oligomers by the combined use of chemical and enzymatic reactions" Nucleic Acids Symposium Series. No.37. 73-74 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Akira Ono, Naoki Takaishi, Masanori Tatebe, Akira Ono, Shin-ichi Tate, Masatsune Kainosho: "Selective multiple labeling strategy to obtain accurate NMR parameters for nucleic acids. Conformational analysis around the glycosidic bond." Nucleic Acids Symposium Series. No.37. 75-76 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ono, A., Ono, A., Kainosho, M.: "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)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Oogo,Y.: "Synthesis of 〔5′-2H_1〕-nucleosides with defined (5′S)/(5′R)-ratios." Tetrahedron Letters. 39巻(in press). (1998)
• [文献書誌] Ono,A: "Systematic synthesis of specifically ^<13>C/^2H-labeled nucleosides from 〔ul,^<13>C_6〕-D-glucose" Tetrahedron Letters. 39巻(in press). (1998)
• [文献書誌] Fernandes,C.: "NMR with ^<13>C/^<15>N-doubly labeled DNA:the anten napedia Homeodomain complex with a 14mer DNA duplex" Journal of Biomolecular NMR. (in press). (1998)
• [文献書誌] Szyperski,T.: "Measurement of ^3Jcip scalar couplings in a 17kDa protein complex with ^<13>C,^<15>N-labeled DNA distingishes the BI and BII phosphate conformations of the DNA" Journal of American Chemical Society. 119. 9901-9902 (1997)
• [文献書誌] Ono,A: "Selective multiple labeling strategy to obtain accurate NMR parameters for nucleic acids.Conformational analysis around the glycosidic bord" Nucleic Acids Symposium Series. 37. 75-76 (1997)
• [文献書誌] Ono,A: "Synthesis of stereoselectively ^<13>C/^2H-doubly labeled DNA oligomers by the combined use of chemical and enzymatic reactions" Nucleic Acids Symposium Series. 37. 73-74 (1997)
• [文献書誌] Ono,A: "Synthesis of (5′S)-〔5′^2Hi;1′,2′,3′,4′,5′,-^<13>C_5〕-thymidine Via stereoselective deuteration of a 5-oxoribose derivatire" Tetrahedron Letters. 38. 395-398 (1997)
• [文献書誌] Akira Ono: "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 Letters. 38・3. 395-398 (1997)
• [文献書誌] Akira Ono: "Synthesis of (5R)-and (5'S)-[5-^2H_1]-ribonucleosides using asymmetric hydride transfer reaction for 5-formyl ribase" Nucleic Acids Symposium Series No.35. 35. 73-74 (1996)
• [文献書誌] Toko Shiina: "Structural analysis of DNA by isotope-aided NMR : application of ^<13>C/^2H-doubly labeled DNA oligomers" Nucleic Acids Symposium Series. 35. 17-18 (1996)
• [文献書誌] Shin Kataoka: "NMR spectral and structural studies of an RNA hairpin by specific isotope labeling method" Nucleic Acids Symposium Series. 35. 93-94 (1996)
• [文献書誌] Yu Oogo: "Synthesis of 5'-monodeuterated nucleosides from glucose with various [(5'S)-^2H_1]/[(5'R)-^2H_1]-ratios" Nucleic Acids Symposium Series. 35. 77-78 (1996)