テロメアの伸長抑制に関わるTLS蛋白質による四重鎖核酸認識の構造基盤解明

• 研究課題/領域番号: 18K14636
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分43020:構造生物化学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 近藤 敬子 京都大学, エネルギー理工学研究所, 研究員 (00707474)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: NMR / 四重鎖核酸 / 核酸結合蛋白質 / 天然変性蛋白質

研究成果の概要

Translocated in liposarcoma蛋白質 (TLS)と四重鎖核酸との結合に関し、Phe残基あるいはTyr残基の周囲にRGGモチーフを持つTLSの部分配列が、テロメアDNAにおいてはグアニンテトラッドとその上に張り出したループ構造、TERRAにおいてはグアニンテトラッドが結合に関与することを見出した。また、TLSの部分配列ペプチドが、テロメアDNAとTERRAのDNA-RNAハイブリッド四重鎖に対しても結合能を有することを示唆する結果を得た。加えて、テロメアDNAやTERRAの結合が、TLSにN端とC端が閉じた構造から開いた構造への変化をもたらすことを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

TLSは細胞核内において遺伝子発現制御をはじめとする種々の制御に関与する核酸結合蛋白質であり、その機能不全は神経疾患をもたらすことも知られている。しかし、その核酸結合の機構は十分には明らかにされていない。本研究において得られたTLSと四重鎖核酸との結合に関する知見、および核酸との結合がTLSに構造変化をもたらすという知見は、生体内におけるTLSの機能を解明し、遺伝子発現制御などの普遍的な生命現象への理解を深めることに繋がる。

研究成果

• [雑誌論文] RNA sequence and length contribute to RNA-induced conformational change of TLS/FUS (2020)
  • 著者名/発表者名: Hamad Nesreen、Mashima Tsukasa、Yamaoki Yudai、Kondo Keiko、Yoneda Ryoma、Oyoshi Takanori、Kurokawa Riki、Nagata Takashi、Katahira Masato
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 2629-2629
  • DOI: 10.1038/s41598-020-59496-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Versatility of RNA-Binding Proteins in Living Cells (2019)
  • 著者名/発表者名: R. Kurokawa et al.
  • 雑誌名: Biomedical Sciences 巻: 5 号: 1 ページ: 7-13
  • DOI: 10.11648/j.bs.20190501.12
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] NMR Analysis on Molecular Interaction of Lignin with Amino Acid Residues of Carbohydrate-Binding Module from Trichoderma reesei Cel7A (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuki Tokunaga, Takashi Nagata, Takashi Suetomi, Satoshi Oshiro, Keiko Kondo, Masato Katahira and Takashi Watanabe
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 1977-1977
  • DOI: 10.1038/s41598-018-38410-9
  • NAID: 120006554877
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of key residues for activities of atypical glutathione S-transferase of Ceriporiopsis subvermispora, a selective degrader of lignin in woody biomass, by crystallography and functional mutagenesis (2019)
  • 著者名/発表者名: Osman Wan Hasnidah Wan、Mikami Bunzo、Saka Naoki、Kondo Keiko、Lin Meng-I、Nagata Takashi、Katahira Masato
  • 雑誌名: International Journal of Biological Macromolecules 巻: 132 ページ: 222-229
  • DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2019.03.199
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structure of a serine-type glutathione S-transferase of Ceriporiopsis subvermispora and identification of the enzymatically important non-canonical residues by functional mutagenesis (2019)
  • 著者名/発表者名: Wan Osman Wan Hasnidah、Mikami Bunzo、Saka Naoki、Kondo Keiko、Nagata Takashi、Katahira Masato
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 510 号: 1 ページ: 177-183
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.01.076
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Multiplicity in Long Noncoding RNA Biomedical Sciences (2018)
  • 著者名/発表者名: 3.R. Kurokawa, R. Komiya, T. Oyoshi, Y. Matsuno, H. Tani, M. Katahira, K. Hitachi, Y. Iwashita, T. Yamashita, K. Kondo, R. Yoneda, Y. Yamaoki, N. Ueda, T. Mashima, N. Kobayashi, T. Nagata, A. Kiyoishi, M. Miyake, F. Kano, M. Murata1, N. Hamad, K. Sasaki, N. Shoji
  • 雑誌名: Biomedical Sciences 巻: 4 号: 2 ページ: 18-23
  • DOI: 10.11648/j.bs.20180402.11
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Promotor associated non-coding RNA, pncRNA, can diminish the aggregation of TLS caused by shearing stress (2019)
  • 著者名/発表者名: Hamad Nesreen、Mashima Tsukasa、Yamaoki Yudai、Kondo Keiko、Yoneda Ryoma、Oyoshi Takanori、Kurokawa Riki、Nagata Takashi、Katahira Masato
  • 学会等名: 第42回分子生物学会
• [学会発表] NMR studies for the complex of TLS/FUS protein and G-quadruplexes of telomeric DNA and TERRA, which induces telomere shortening (2018)
  • 著者名/発表者名: Keiko Kondo, Tsukasa Mashima, Takanori Oyoshi, Riki Kurokawa, Naohiro Kobayashi, Takashi Nagata, Masato Katahira
  • 学会等名: 第２回長鎖非コードRNA勉強会
• [学会発表] Conformational change detection of translocated in liposarcoma, TLS, upon binding to promoter-associated non-coding RNA, pncRNA (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Hamad, T. Mashima, Y. Yamaoki, K. Kondo, H. Watanabe, T. Uchihashi, R. Kurokawa, T. Nagata, M. Katahira
  • 学会等名: International Conference on Biochemistry, Molecular Biology and Biotechnology 2018
  • 国際学会