PolyamineとZ-DNAの相互作用に関する分子動力学的およびX線構造研究

• 研究課題/領域番号: 12672097
• 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: 物理系薬学
• 研究機関: 大阪薬科大学
• 研究代表者: 大石 宏文 大阪薬科大学, 薬学部, 講師 (00211095)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2002
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円); 2002年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2001年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2000年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
• キーワード: B-Z転移機構 / 左巻きZ-DNA / ポリアミン / マイナーグルーブ / X-線結晶構造解析 / 長鎖左巻きDNA / 相互作用様式 / 分子設計 / Z-DNA / 分子動力学計算 / 長鎖Z-DNA / 超伝導体 / B-Z混合型DNA / ポリアミンナノワイヤー / スーパーコイル / Molecular Dynamics / B-Z転移 / 発癌機構

研究概要

DNAからt-RNAへの転写はベクターのリラックス状態に非常に依存していることがわかっている。スーパーコイル状態ではベクターの転写は起こらないことがわかっている。スーパーコイルをリラックスさせるのにはZ-DNAか大きな役割を果たしている。さらにZ-DNAの構造は周囲の金属イオン濃度、金属イオンの種類、ポリアミン濃度、ポリアミンの種類に依存する。私たちは7種類のポリアミンを塩にしd(CG)_3と複合体の結晶化を行いすべての結晶化に成功しすべて1.0Å以上の非常に高い分解能のデータを得ることができた。その結果N^1-[2-(2-Amino-ethylamino)-ethylamino]-ethyl}-ethane-1,2-diamineというポリアミンが左巻きZ-DNAマイナーグループに2本がきっちりと入りZ-DNAを安定化していた。このように常温で2本のポリアミンがZ-DNAのマイナーグルーブに結合しているのをX-線結晶構造解析で明らかにしたのは世界ではじめてである.私たちは生体内に存在するthermine N^1-[3-(3-Amino-propylamino)-propyl]-propane-1,3-diamineというポリアミンとd(CG)_3を複合体にし結晶化して1.0Åという非常に高分解能で,X-線結晶解析した結果このポリアミンもZ-DNA d(CG)_3、分子のマイナーグルーブにきっちりと2本結合していることを明らかにした.天然のポリアミンが常温でZ-DNAに結合しているのをX-線結晶構造解析法で明らかにしたのは世界ではじめてである.さらに私たちはd(CG)_6という、これまでには世界で成功例のない長鎖のZ-DNAの結晶化に成功しSPring-8でデータ測定をし1.7Å分解能のデータを得ることができた.世界で最長のZ-DNAのX-線結晶構造解析を行うことができた。さらにスーパーコイルをリラックスさせるにはスーパーコイルにZ-DNAを導入する必要がある。そこでB-Z転移の状態を私たちはX-線結晶構造解析によって明らかにしようとしている。そのためd(CGCGCGAATTCGCGCG)にZ-DNAを安定化する、私たちが発見したポリアミンと複合体で結晶を作成しB-DNAとZ-DNAが結合したDNAの結晶の作成を行っており、これに関してはMolecular Dynamics計算に成功したがX-セン結晶構造解析に成功すればB-Z転移点を世界で初めて明らかにする非常に大きな仕事になる。

研究成果

• [文献書誌] Ohishi, Hirofumi: "The X-ray crystallographic study of long chain left handed Z-DNA and polyamine complex and structural chemistry study of effection by polyamine for the Z-DNA"Nucleic Acids Research Supplement. 53-54 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ohishi, Hirofumi: "The crystal structure of N1-[2-(2-amino-ethylamino)-ethyl]-ethane-1,2-diamine (polyamines) binding to the minor groove of d(CGCGCG)_2, hexamer at room temperature"FEBS Letters. 523. 29-34 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ohishi, Hirofumi: "The Structural Study between the Heredity Diseases and the DNAs which have Noncanonical Structure"SPring-8 User Experimental Report. 9. 199 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ohishi, Hirofumi: "The X-ray crystallographic study of long stem Z-DNA using the synchrotron radiation"Spring-8 User Experimental Report. 8. 209 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ohishi, Hirofumi, Suzuki, Kenji, Grzeskowiak, Kazimierz, Fukuyama, Keiichi, Ishida, Toshimasa: "The X-ray crystallographic study of long chain left handed Z-DNA and polyamine complex and structural chemistry study of effection by polyamine for the Z-DNA."Nucleic Acids Research Supplement. 2(Twenty-ninth Symposiumon Nucleic Acids Chemistry). 53-54 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ohishi, Hirofumi, Suzuki, Kenji, Ohtsuchi, Masahiro, Hakoshima, Toshio, Rich, Alexander: "The crystal structure of N1-[2-(2-amino-ethylamino)-ethyl]-ethane-1,2-diamine (polyamines) binding to the minor groove of d(CGCGCG)_2, hexamer at room temperature."FEBS Letters. 523(1-3). 29-34 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ohishi, Hirofumi: "The Structural Study between the Heredity Diseases and the DNAs which have Noncanonical Structure."SPring-8 User Experimental Report. 9. 199 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ohishi, Hirofumi: "The x-ray crystallographic study of long stem Z-DNA using the synchrotron radiation."SPring-8 User Experimental Report. 8. 209 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hirofumi Ohishi: "The X-ray crystallographic study of long chain left handed Z-DNA and Polyamine complex and structural chemistry study of effection by polyamine for the Z-DNA"Nucleic Acids Research Supplement. 2. 53-54 (2002)
• [文献書誌] Hirofumi Ohishi: "Crystal Structure of a Left-handed Z-DNA Hexamer, D(CG)_3 Duplex Complexed with Sythetic Polyamine Reveals Binding of a Polyamine in the Minor Groove at Room Temperature"FEBS Letters. 523. 29-34 (2002)
• [文献書誌] Naoyoshi, Maezaki: "Pd-catalyzed asymmetric sulfinylzincation of 1-alkynoates using 1-alkynyl sulfoxides bearing a chiral auxiliary"Tetrahedron Asymmetry. 13. 1961-1964 (2002)
• [文献書誌] In Yasuko: "Conformational comparison of μ-selective endomorphin-2 with its C-terminal free acid in DMSO solution, by 1H NMR spectroscopy and molecular modeling calculation"Journal of Peptide Research. 58. 399-412 (2001)
• [文献書誌] Yoshiji Takemoto: "Stereospecific 1,3-Migration of an Fe(CO)3 Group on Acyclic Conjugated Polyenes : Application to Remote and Iterative Asymmetric Induction"The Journal of Organic Chemistry. 66. 6116-6123 (2001)
• [文献書誌] Yasutaka Baba: "Asymmetric Total Synthesis of Halicholactone"The Journal of Organic Chemistry. 66. 81-88 (2001)
• [文献書誌] Toshifumi Minami: "Aromatase Inhibitory Activities of Standishinal and the diterpenoids from the Bark of Thuja standishii"Planta. Medica.. (In press). (2002)
• [文献書誌] Naoyoshi Maezaki: "C2-Symmetric Bis-sulfoxide : A Novel Chiral Auxiliar for Asymmetric Desymmetrization of Cyclic meso-1,2-Diols"The Jounal of Organic Chemistry. 65,11. 3284-3291 (2000)
• [文献書誌] Ken-ichi Tomita: "Molecular Structure and Mutual Recognition Between Host and Guest Molecules Found in the Crystal Structures of Oxacalix [4] arenas Complexed with Xylene Isomers"Jounal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry. 37. 341-357 (2000)