ラフトタンパク質PFOの構造・相互作用解析と核酸性イオンチャネルの創製

• 研究課題/領域番号: 19036026
• 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)
• 研究分担者: 岩下 淑子 (財)東京都高齢者研究・福祉振興財団, 東京都老人総合研究所, 副参事研究員 (50111498)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 6,500千円); 2008年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円); 2007年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
• キーワード: PFOタンパク質 / NMP / 4重鎖 / 常磁性緩和促進 / 残余双極子結合 / APOBEC3G / HIV / デアミネーション / PFO / 膜タンパク質 / コレステロール / イオンチャネル / リボソーム / NMR

研究概要

(1)PFOタンパク質を用いたラフトの機能解析と構造解析に向けた基盤の確立
PFOタンパク質のC末端側コレステロール結合ドメイン(D4)を、アルギニン法によってリフォールディングした。これによりコレステロール結合能を有するD4を調製することに成功した。この試料を用いてD4の共鳴線の帰属を進行させた。得られた帰属結果は、今後D4とコレステロールの膜中における相互作用をTCS法等によって解析する際に、基盤として利用する事ができる。
(2)核酸性イオンチャンネル創製の試み
4重鎖核酸構造の中にカリウムイオン等が結合している様子が、カリウムイオンチャネル中に同イオンが結合している様子によく似ている事から、核酸がイオンチャネルとして動作するのではないかと思い至った。異なる3種の実験系から、核酸を介したイオンの移動が生じている事を示唆する結果が得られた。
(3)ロングレンジの構造情報を用いたマルチドメインからなるタンパク質の構造決定法の確立
神経幹細胞の分化を制御するMusashiタンパク質は、タンデムに連なった2つのRNA結合ドメインを有している。常磁性緩和促進(PRE)と残余双極子結合(RDC)に基づいたロングレンジの構造情報を含めた結果、2つのドメインの相対配置に関して複合体中で十分な精度(r.m.s.d.0.7A以下)で決定できる事が分かった。
(4)抗HlV活性を有するAPOBEC3Gタンパク質によるデアミネーション反応のリアルタイムモニタリング
ヒトのAPOBEC3Gタンパク質は、HIVが感染した際に生合成される同ゲノムのマイナス鎖DNAに作用し、シチジンをデアミネーションしてウリジンに変換する。これによってHIVのゲノム情報は不活化される為、APOBEC3Gは抗HIV活性を有する。APOBEC3Gの立体構造及び1本鎖DNAとの相互作用様式の決定を行なった。さらにAPOBEC3Gによるデアミネーション反応がNMR試料管内で生じ、それをNMRシグナルを用いてリアルタイムでモニターできる事を示した。1本鎖DNAに複数の反応部位が存在する場合、APOBEC3Gは3'→5'の順序をもってデアミネーション反応を進行させる事が分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Structure, interaction, and real-time monitoring of the enzymatic reaction of wild-type APOBEC3G (2009)
  • 著者名/発表者名: Furukawa, A., Nagata, T., Matsugami, A., Habu, Y., Sugiyama, R., Hayashi, F., Yokoyama, S., Takaku, H. and Katahira, M
  • 雑誌名: EMBO J 28 ページ: 440-451
  • 査読あり
• [雑誌論文] The orientation of the ends of G-quadruplex structures investigated using end-extended oligonucleotides" (2009)
  • 著者名/発表者名: Sannohe, Y., Sato, K., Matsugami, A., Shinohara, K., Mashimo, T., Katahira, M. and Sugiyama, H
  • 雑誌名: Bioorg. Medici. Chem 17 ページ: 1870-1875
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural studies of an RNA aptamer containing GGA repeats under ionic conditions using microchip electrophoresis, circular dichroism and 1D-NMR" (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa, F., Murakami, K., Matsugami, A., Katahira, M. and Nishikawa, S
  • 雑誌名: Oligonucleotides (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unexpected A-form formation of 4'-thioDNA in solution, revealed by NMR, and the implications as to the mechanism of nuclease-resistance (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsugami, A., Ohyama, T., Inada, M., Inoue, N., Minakawa, N., Matsuda, A., Katahira, M
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 36 ページ: 1815-1812
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elucidation of the mode of interaction in the UP1-telomerase RNA-telomeric DNA ternary complex which serves to recruit telomerase to telomeric DNA and to enhance the telomerase activity (2008)
  • 著者名/発表者名: Nagata, T., Takada, Y., Ono, A., Nagata, K., Konishi, Y., Nukina, T., Ono, M., Matsugami, A., Furukawa, A., Fujimoto, N., Fukuda, H., Nakagama, H. and Katahira, M
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 36 ページ: 6816-6824
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interactions between antitumor drugs and vault RNA (2008)
  • 著者名/発表者名: Mashima, T., Kudo, M., Takada, Y., Matsugami, A., Gopinath, S. C. B., Kumar, P. K. R. and Katahira. M
  • 雑誌名: Nucleic Acids Symp. Ser 52 ページ: 217-218
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural analysis of r(GGA)_4 found in RNA aptamer for prion protein (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsugami, A., Mashima, T., Nishikawa, F., Murakami, K., Nishikawa, S., Noda K., Yokoyama, T. and Katahira M
  • 雑誌名: Nucleic Acids Symp. Ser 52 ページ: 179-180
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural analysis of Musashi-RNA complex on the basis of long-range structural information (2008)
  • 著者名/発表者名: Ohyama, T., Furukawa, A., Mashima, T., Sugiyama, T., Ohgara, S., Yamazaki, T., Imai, T., Okano, H., Nagata, T. and Katahira, M
  • 雑誌名: Nucleic Acids Symp. Set 52 ページ: 193-194
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orientation of ends of G-quadruplex structure investigated with end-extended oligonucleotides (2008)
  • 著者名/発表者名: Sannohe, Y., Sato, K., Matsugami, A., Shinohara, K., Mashimo, T., Katahira, M., Sugiyama, H
  • 雑誌名: Nucleic Acids Symp. Ser 52 ページ: 171-172
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMR assignments and the identification of the secondary structure of the anti-retroviral cytidine deaminase (2008)
  • 著者名/発表者名: Furukawa, A., Nagata, T., Habu, Y., Sugiyama, R., Hayashi, F., Yokoyama, S., Takaku, H. and Katahira. M
  • 雑誌名: Nucleic Acids Symp. Ser 52 ページ: 183-184
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unexpected A-form formation of 4'-thioDNA in solution,revealed by NMR,and the implications as to the mechanism of nuclease-resistance (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsugami, A., Ohyama, T., Inada, M., Inoue, N., Minakawa, N., Matsuda, A., Katahira, M.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 36 ページ: 1805-1812
  • 査読あり
• [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., Xu, Y., Noguchi, Y., Sugiyama, H. and Katahira, M.
  • 雑誌名: FEBS J. 274 ページ: 3545-3556
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural analysis of the fundamental polymer of the sheath constructed by Sphaerotilus natans (2007)
  • 著者名/発表者名: Takeda, M., Miyanoiri, Y., Nogami, T., Oda, K., Saito, T., Kato, K., Koizumi, J.I., Katahira.M.
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 71 ページ: 2992-2998
  • NAID: 10027522051
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interactions with RNA/DNA of proteins involved in the regulation of transcription,translation and telomere elongation (2007)
  • 著者名/発表者名: Ohyama, T., Furukawa, A., Miyoshi, T., Takada, Y., Ohgara, S., Hiratsuka, K., Imai, T., Okano, H., Nakagama, H., Nagata, T. and Katahira, M.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Symp.Ser. 51 ページ: 77-78
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of 4'-thioDNA which exhibits endonuclease resistance (2007)
  • 著者名/発表者名: Matsugami A., Ohyama, T., Inada, M., Inoue, N., Minakawa, N., Matsuda, A. and Katahira, M.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Symp.Ser. 51 ページ: 141-142
  • 査読あり
• [学会発表] Structural analyses of proteins and nucleic acids related to telomere elongation, neural differentiation, prion, and anti-retroviral process (2008)
  • 著者名/発表者名: (26)Katahira, M
  • 学会等名: Yokohama NMR International Symposium -Drug Discovery and Design by NMR-
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2008-10-21
• [学会発表] Structures and interactions of 4'-thioDNA and RNA/DNA-binding proteins (2008)
  • 著者名/発表者名: Ohyama, T., Matsugami, A., Furukawa, A., Mashima, T., Sugiyama, T., Nagata, T. and Katahira. M
  • 学会等名: XXIII International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
  • 発表場所: San Diego, America
  • 年月日: 2008-08-24
• [学会発表] Structure determination of a multi-domain protein by the use of PRE and RDC, and the unexpected A-form structure of 4'-thioDNA exhibiting nuclease-resistance (2008)
  • 著者名/発表者名: Ohyama, T., Furukawa, A., Matsugami, A., Mashima, T., Nagata, T. and Katahira, M
  • 学会等名: Korea-Japan Symposium on Biological NMR
  • 発表場所: Korea seovl
  • 年月日: 2008-04-24
• [学会発表] Attempt to construct the ion channel composed of nucleic acids (2008)
  • 著者名/発表者名: Katahira, M.
  • 学会等名: International Symposium on Membrane Interface
  • 発表場所: Fukuoka
• [学会発表] 核酸性人工イオンチャネル創製の試み (2007)
  • 著者名/発表者名: 三好 達也
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-12
• [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] 生命科学のための機器分析実験ハンドブック(分担) (2007)
  • 著者名/発表者名: 大山 貴子、松上 明正、片平 正人
  • 出版者: 羊土社
• [備考]
  • URL: http://www.tsurumi.yokohama-cu.ac.jp/biophys/katahira/