機能性ヘム核酸の創成とその機能発現メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 16K17929
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 柴田 友和 筑波大学, 数理物質系, 助教 (70739721)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: DNA / ヘム / ペルオキシダーゼ活性 / G-カルテット / 四重鎖DNA / ヘム核酸 / Gカルテット

研究成果の概要

DNA塩基配列d(TTAGGG)は四分子かG-カルテットを形成することで四重鎖DNAが生じる.ヘムタンパク質の補欠分子族であるヘムは3'末端のG-カルテットに結合し安定な複合体を形成する．本研究では，ヘム周辺環境を変化させ機能を制御することを目的として，3'末端に塩基を追加した四重鎖DNAにおいても，ヘムとの相互作用を解析した. その結果ヘムは追加した塩基と3'末端のG-カルテットの間に結合することが明らかとなった．ヘムと四重鎖DNAの複合体はペルオキシダーゼ活性を示すが，3'末端にアデニンを追加したDNAとヘムの複合体では更にその活性が上昇すことが明らかになった．

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of the interaction between heme and a parallel G-quadruplexDNA formed from d(TTGAGG) (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Shibata, Y. Nakayama, Y. Katahira, H. Tai, Y.Moritaka, Y. Nakano, and Y. Yamamoto
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: - 号: 5 ページ: 1264-1270
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2016.11.005
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 化学修飾ヘムと四重鎖DNA [d(TTAGGG)]4 の複合体のペルオキシダーゼ活性およびヘム配位構造の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 篠宮僚介, 柴田友和, 小倉尚志, 柳澤 幸子, 鈴木秋弘, 根矢三郎, Sen Dipankar, 山本泰彦
  • 学会等名: 日本化学会 第98春季年会 (2018)
• [学会発表] ヒトテロメア類似塩基配列の四重鎖DNAとヘム複合体のNMR分光法による構造解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本泰彦, 荒木はるか, 中山優作, 越智健太郎, 柴田友和, 逸見光, 萩原正規, Sen Dipankar
  • 学会等名: 日本化学会 第98春季年会 (2018)
• [学会発表] ヒトテロメア類似塩基配列の四重鎖DNAとヘム複合体のペルオキシダーゼ活性と構造の関係の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 荒木はるか, 中山優作, 越智健太郎, 篠宮僚介, 柴田友和, 逸見光, 萩原正規, 小倉尚志, 柳澤幸子, 鈴木秋弘, 根矢三郎, Sen Dipankar, 山本泰彦
  • 学会等名: 日本化学会 第98春季年会 (2018)
• [学会発表] Structural Characterization of G-Quadruplex DNAs Formed from Human Telomere-Related Sequences and Their Complexes with Heme (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamamoto, K. Ochi, T. Shibata, H. Hemmi, M. Hagihara
  • 学会等名: 58th Experimental Nuclear Magnetic Resonance Conference
  • 発表場所: California, USA・Asilomar Conference Grounds, Pacific Grove
  • 年月日: 2017-03-26
  • 国際学会
• [学会発表] DNA塩基配列がヘム-DNA複合体の構造と機能に与える影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 片平祐弥，柴田友和, 松井亨, 守橋健二, 渡部明莉, 中尾知美, 柳澤幸子, 小倉尚志, 山本泰彦
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 横浜市・慶応義塾大学日吉キャンパス
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 種々のフッ素化ヘムと四重鎖DNA[d(TTAGGG)]4の複合 体の機能と構造 (2017)
  • 著者名/発表者名: 篠宮僚介, 片平祐弥, 柴田友和, 小倉尚志, 柳澤幸 子, 中尾知美, 鈴木秋弘, 山本泰彦
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 横浜市・慶応義塾大学日吉キャンパス
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] ヘムと四重鎖DNAの複合体の構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 越智健太郎, 山本泰彦, 柴田友和, 萩原正規, 逸見光
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 横浜市・慶応義塾大学日吉キャンパス
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Heme-DNA Complexes (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamamoto, T. Shibata, Y. Katahira, K. Ochi, Y. Nakayama, H. Tai, A. Watanabe, T. Nakao, S. Yanagisawa, T. Ogura, H. Hemmi, M. Hagihara, A. Suzuki, and S. Neya
  • 学会等名: 14th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry(ISABC14)
  • 国際学会
• [学会発表] ヘム-DNA複合体の酸化触媒活性とDNA塩基配列を通した活性調節 (2017)
  • 著者名/発表者名: 片平祐弥，柴田友和, 松井亨, 守橋健二, 渡部明莉, 中尾知美, 柳澤幸子, 小倉尚志, 山本泰彦
  • 学会等名: 第44回生体分子科学討論会
• [学会発表] Characterization of Peroxidase Activity of a Complex between Heme and G-Quadruplex DNA [d(TTAGGG)]4 (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Shinomiya, T. Shibata, S. Yanagisawa, T. Ogura, A. Suzuki, S. Neya, and Y. Yamamoto
  • 学会等名: ISNAC2017 第44回国際核酸化学シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of Complexes between heme and G-Quadruplex DNAs Formed from Human Telomere-Related Sequences (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Shibata, K. Ochi, H. Araki, Y. Nakayama, R. Shinomiya, S. Yanagisawa, T. Ogura, H. Hemmi, D. Sen, Y. Yamamoto
  • 学会等名: The second international symposium on biofunctional chemistry(ISBC2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Structures of Complexes between Chemically Modified Hemes and All Parallel G-Quadruplex DNA formed from d(TTAGGG) (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Shinomiya, T. Shibata, S. Yanagisawa, T. Ogura, A. Suzuki, S. Neya, D. Sen, Y. Yamamoto
  • 学会等名: The second international symposium on biofunctional chemistry(ISBC2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of Complexes between Hemes and Parallel G-Quadruplex DNAs (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamamoto, T. Shibata, Y. Katahira, Y. Nakayama, H. Tai, T. Matsui, K. Morihashi, A. Watanabe, T. Nakao, S. Yanagisawa, T. Ogura, A. Suzuki, S. Neya
  • 学会等名: 8th Asian Bioligical Inorganic Chemistry Conference(AsBIC 8)
  • 発表場所: New Zealand・Owen G Glenn Building 12 Grafton Rd, The University of Auckland
  • 年月日: 2016-12-04
  • 国際学会
• [学会発表] ヘムと四重鎖DNAの複合体の構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 越智健太郎, 柴田友和, 逸見光, 萩原正規, 山本泰彦
  • 学会等名: 第55回NMR討論会
  • 発表場所: 広島県広島市・広島国際会議場
  • 年月日: 2016-11-16
• [学会発表] Structural characterization of catalytic DNAs composed of heme and parallel G-quadruplexes (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Katahira, T. Shibata, T. Matsui, K. Morihashi, A. Watanabe, T. Nakao, S. Yanagisawa, T. Ogura, and Y. Yamamoto
  • 学会等名: 第43回国際核酸化学シンポジウム(ISNAC2016)
  • 発表場所: 熊本県熊本市・熊本大学工学部百周年記念館
  • 年月日: 2016-09-27
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of DNA Sequence Alteration on Structure of a Complex between Heme and All-Parallel G-Quadruplex (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Shibata, Y. Nakano, Y. Moritaka, Y. Nakayama, Y. Katahira, H. Tai, and Y. Yamamoto
  • 学会等名: 第43回国際核酸化学シンポジウム(ISNAC2016)
  • 発表場所: 熊本県熊本市・熊本大学工学部百周年記念館
  • 年月日: 2016-09-27
  • 国際学会
• [学会発表] ヘムと平行型四重鎖DNAの複合体の構造および機能の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 柴田友和，片平祐弥，山本 泰彦
  • 学会等名: 第17回若手NMR研究会
  • 発表場所: 神奈川県箱根・箱根高原ホテル
  • 年月日: 2016-09-10
• [学会発表] ヘムと四重鎖DNAの複合体の触媒機能測定と構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本泰彦，片平祐弥，中山優作，柴田友和，渡部明莉，中尾知美，柳澤幸子，小倉尚志，鈴木秋弘，根矢三郎
  • 学会等名: 第10回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 石川県金沢市・石川県立音楽堂
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] Structural and Functional Characterization of Complexes between Heme and G-quadruplex DNAs formed from human telomere-related sequences (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Shibata, Y. Katahira, H. Hemmi, and Y. Yamamoto
  • 学会等名: The 27th International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems(ICMRBS2016)
  • 発表場所: 京都府京都市・京都国際会館
  • 年月日: 2016-08-21
  • 国際学会