hnRNP A1/D、Musashi及びアプタマーによる遺伝情報制御の分子基盤

• 研究課題/領域番号: 17026011
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 片平 正人 横浜市立大学, 国際総合科学研究科, 教授 (70211844)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 5,600千円 (直接経費: 5,600千円); 2006年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円); 2005年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
• キーワード: hnRNP / Musashi / RNAアプタマー / NMR / 構造 / テロメア / テロメラーゼ / RNAi / 生体分子 / 生物物理 / 蛋白質 / 脳・神経 / エイズ

研究概要

Musashiタンパク質のタンデムな2つのRNA結合ドメインと標的RNAの複合体に関して、構造解析を行った。まずRNAとの結合状態にあるMusashiの2つのドメインの構造を、NOE等に基づいて決定できた。次に2つのドメインの相対配向を、残余双極子結合に基づいてイ決定した。さらに長さを変えた様々なRNAを利用する事でMusashiとRNAの間の分子間NOEの同定に成功し、それに基づいた複合体の構造決定を進行させた。常磁性緩和効果による惣ングレンジの構造情報の取得も試みた。
テロメア配列のDNA/RNA結合タンパク質hnRNPA1のタンデムな2つの核酸結合ドメインが、テロメアDNA及びテロメレースRNAとどのような様式で相互作用するのかを明らかにした。これにより同タンパク質によるテロメレースのテロメアDNAへのリクルート機構に関する構造学的な基盤が得られた。またRNAi法を用いてhnRNPA1タンパク質及びhnRNPDタンパク質をノックダウンした細胞におけるテロメア長を測定する事で、両タンパク質の機能に直接迫った。
ヒトのテロメアDNAが生理的なイオン条件下(カリウムイオンに富んだイオン条件下)において形成する特異な4重鎖構造の決定に成功した。これまで考えられていたものとは異なる新規構造が見出され、分子内の構造体でありながら、3本の鎖が平行に配置され、残り1本のみが反平行に配置されていた。

研究成果

• [雑誌論文] Structure of human telomeric DNA under physiological ionic conditions stabilized by proper incorporation of 8-bromoguanosines, as determined by NMR (2007)
  • 著者名/発表者名: Matsugami, M他
  • 雑誌名: FEBS J (印刷中)
• [雑誌論文] Unichrom, a novel nuclear matrix protein, binds to the Ars insulator and canonical MARs (2006)
  • 著者名/発表者名: Tagashira, H他
  • 雑誌名: Zoological Science 23 ページ: 9-21
• [雑誌論文] Structural property of DNA that migrates faster in gelelectrophoresis, as deduced by CD spectroscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: Matsugami, A他
  • 雑誌名: Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids 25 ページ: 417-425
• [雑誌論文] Identification of 2-(cysteinyl)amido-2-deoxy-D-galacturonic acid residue from the sheath of Leptothrix cholodnii (2006)
  • 著者名/発表者名: Makita, H他
  • 雑誌名: Biosci. Biotech. ＆ Biochem 70 ページ: 1265-1268
• [雑誌論文] Molecular mechanism for maintenance of G-rich short tandem repeats capable of adopting G4 DNA structures (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakagama, H他
  • 雑誌名: Mutat. Res 598 ページ: 120-131
• [雑誌論文] NMRによるタンパク質構造解析の展望 (2006)
  • 著者名/発表者名: 宮ノ入洋平他
  • 雑誌名: 酵素工学ニュース 55 ページ: 29-34
• [雑誌論文] Structural analysis of DNA containing (6-4) photoproduct in complex with distamycin A by NMR (2006)
  • 著者名/発表者名: Tsuchibayashi, H他
  • 雑誌名: Nucleic Acids Symp. Ser. 50 ページ: 237-238
• [雑誌論文] The new models of the human telomere DNA in K^+ solution revealed by NMR analysis assisted by the incorporation of 8-bromoguanines (2006)
  • 著者名/発表者名: Matsugami, A他
  • 雑誌名: Nucleic Acids Symp. Ser 50 ページ: 42-43
• [雑誌論文] Structural property of DNA that migrates faster in gel electrophoresis, as deduced by CD spectroscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: Matsugami, A., Tani, K., Ouhashi, K., Uesugi, S., Morita, M., Ohyama, T., Katahira M.
  • 雑誌名: Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids (in press)
• [雑誌論文] Identification of 2-(cysteinyl)amido-2-deoxy-D-galacturonic acid residue from the sheath of Leptothrix cholodnii (2006)
  • 著者名/発表者名: Makita, H., Nakahara, Y., Fukui, H., Miyanoiri, Y., Katahira M., Seki, H., Takeda, M., Koizumi, J.
  • 雑誌名: Biosci.Biotech.& Biochem. (in press)
  • NAID: 10018531700
• [雑誌論文] NMRによるタンパク質構造解析の展望-Musashiタンパク質によるRNAの認識機構の解析を例に- (2006)
  • 著者名/発表者名: 宮ノ入洋平, 片平正人
  • 雑誌名: 酵素工学ニュース (印刷中)
• [雑誌論文] Structure of hnRNP D : single-stranded telomere DNA complex and unfolding of quadruplex by hnRNP D (2005)
  • 著者名/発表者名: Enokizono, Y., Konisni, Y., Uesugi, S., Ishikawa, F., Katahira, M.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 18862-18870
• [雑誌論文] Unfolding of higher DNA structures formed by the d(CGG) triplet repeat by UP1 protein (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H., Katahira, M., Tanaka, E., Enokizono, Y., Tsuchiya, N., Higuchi, K., Nagao, M., Nakagama, H.
  • 雑誌名: Genes Cells 10 ページ: 953-962
• [雑誌論文] Human vault-associated non-coding RNAs bind to mitoxantrone, a chemotherapeutic compound (2005)
  • 著者名/発表者名: Gopinath, S.C.B., Matsugami, A., Katahira, M., Kumar, P.K.R.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 33 ページ: 4874-4881
• [雑誌論文] Unichrom, a novel nuclear matrix protein, binds to the Ars insulator and canonical MARs (2005)
  • 著者名/発表者名: Tagashira, H., Shimotori, T., Sakamoto, N., Katahira, M., Miyanoiri, Y., Yamamoto, T., Mitsunaga-Nakatsubo K., Kusunoki, S., Akasaka, K.
  • 雑誌名: Zoological Science 23 ページ: 9-21
  • NAID: 110004775619
• [雑誌論文] Structure of RNA aptamer complexed with an RNA-binding peptide of Tat with aid of residue-epecific ^<13>C, ^<15>N labeling (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsugami, A., Tochio H., Niyada, E., Tamura, Y., Kudo, M., Misono, T., Kumar, P., Katahira, M.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. Suppl. 5 ページ: 69-70
• [図書] 生物物理学ハンドブック(分担) (2007)
  • 著者名/発表者名: 片平正人
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 第5版 実験化学講座8NMR・ESR(分担) (2006)
  • 著者名/発表者名: 片平正人
  • 出版者: 丸善