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遺伝子修復酵素の触媒機構解析:構造・メカニズム・阻害剤設計

研究課題

研究課題/領域番号 19K05705
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分37010:生体関連化学
研究機関徳島文理大学

研究代表者

田中 好幸  徳島文理大学, 薬学部, 教授 (70333797)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード酵素反応機構解析 / 構造化学 / NMR / X線結晶構造解析 / タンパク質核酸複合体
研究開始時の研究の概要

遺伝子修復は生体の恒常性維持機構であり、その異常はがんの病理とも深くかかわる。中でも、ヒト8-OxoGuanine Glycosylase 1 (hOGG1) は修復系で中核的役割を果たす酵素である。そこでがん病理の理解および生体の恒常性維持機構の理解に向けて、hOGG1の触媒機構の解明に挑む。hOGG1の活性残基としては、Lys249とAsp268が触媒残基と目されている。しかしこれらの触媒残基の化学的役割については未同定の部分が多い。そこで上記活性残基の触媒機構上の役割の解明を目指し、hOGG1タンパク質と基質DNA複合体についてNMRによる物性解析およびX線結晶構造解析を実施する。

研究成果の概要

本研究では、がん病理の理解および生体の恒常性維持機構の理解に向けて、hOGG1の触媒機構の解明に挑んだ 。hOGG1の活性残基としては、Lys249(K249)とAsp268(D268)が触媒残基と目されている。しかしこれらの触媒残基の化学的役割については未同定の部分が多い。
そこで以下の研究を実施した。1) hOGG1の活性残基の置換変異体を作製し、pH依存的な酵素活性の変化から酵素学的pKaを決定した。2) 上記変異体および天然型hOGG1を用いてNMR分光法による活性残基のpKa値を直接的に決定した。
上記の実験から、グリコシラーゼ反応には活性残基からのプロトン供与が必須であることが解った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

遺伝子修復は生体の恒常性維持機構であり、その異常はがんの病理とも深くかかわる。中でも、損傷塩基として頻度の高い 8-oxoguanineを除去修復する酵素: ヒト 8-OxoGuanine Glycosylase 1 (hOGG1) は修復系で中核的役割を果たす酵素である。本研究では、hOGG1の触媒機構の解明に挑んだが、これは分子論的な立場から、がんに対する防御機構を理解すること、および、生体の恒常性維持機構を解明することにつながる 。また遺伝子修復系を標的としたがん治療薬の開発も進んでおり、がん治療薬の開発にも将来的に資する研究と考えられる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件) 学会発表 (5件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] チェコ科学アカデミー (IOCB)(チェコ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Academy o Sciences of the Czech Republic(チェコ)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] チェコ科学アカデミー (IOCB)(チェコ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Synthesis of a cyclic dinucleotide analog with ambiguous bases, 5-aminoimidazole-4-carboxamide.2021

    • 著者名/発表者名
      Noriko Saito Tarashima, Yusuke Kumanomido, Katsuyuki Nakashima, Yoshiyuki Tanaka and Noriaki Minakawa
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 86 号: 21 ページ: 15004-15010

    • DOI

      10.1021/acs.joc.1c01706

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemical reduction of Ag+ to Ag employing organic electron donors: Evaluation of the effect of Ag+-mediated cytosine-cytosine base pairing on the aggregation of Ag nanoparticles.2021

    • 著者名/発表者名
      Takenori Dairaku, Rika Kawai, Kanako Nozawa-Kumada, Kentaro Yoshida, Tetsuya Ono, Yoshinori Kondo, Jiro Kondo, Akira Ono, Yoshiyuki Tanaka, and Yoshitomo Kashiwagi
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 50 号: 35 ページ: 12208-12214

    • DOI

      10.1039/d1dt01927a

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of cytosine-Ag+-cytosine base pairing on the redox potential of the Ag+/Ag couple and the chemical reduction of Ag+ to Ag by tetrathiafulvalene2021

    • 著者名/発表者名
      Takenori Dairaku, Rika Kawai, Teppei Kanaba, Tetsuya Ono, Kentaro Yoshida, Hajime Sato, Kanako Nozawa-Kumada, Yoshinori Kondo, Jiro Kondo, Akira Ono, Yoshiyuki Tanaka and Yoshitomo Kashiwagi
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: - 号: 22 ページ: 7633-7639

    • DOI

      10.1039/d1dt00975c

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical conductance measurement of HgII-mediated DNA duplex in buffered aqueous solution2020

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yamada,Issei Nomura,Yuki Yamaguchi,Yosuke Matsuda,Yoshikazu Hattori,Hirokazu Tada,Akira Ono &Yoshiyuki Tanaka
    • 雑誌名

      Nucleosides, Nucleoteides & Nucleic Acids

      巻: 0 号: 8 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1080/15257770.2020.1755044

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] QM and QM/MM umbrella sampling MD study of the formation of Hg(II)-thymine bond: Model for evaluation of the reaction energy profiles in solutions with constant pH.2020

    • 著者名/発表者名
      Filip Sebesta, Jakub Sebera, Vladimir Sychrovsky, Yoshiyuki Tanaka and Jaroslav V. Burda
    • 雑誌名

      Journal of Computational Chemistry

      巻: 41 号: 16 ページ: 1509-1520

    • DOI

      10.1002/jcc.26194

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structure-activity relationship of pseudoknot-type hammerhead ribozyme reveals key structural elements for enhanced catalytic activity2019

    • 著者名/発表者名
      Yamada Mituhiro、Tanaka Yoshiyuki
    • 雑誌名

      Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids

      巻: 39 号: 1-3 ページ: 245-257

    • DOI

      10.1080/15257770.2019.1669169

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 1H-15N HSQCスペクトルによるhOGG1の活性残基Lys249の状態解析2021

    • 著者名/発表者名
      ○重松航太, 福田万里子, 岡田卓也, 市原尚弥, 眞野遙佳, 服部良一, ウラジミール シフロフスキー, 田中好幸
    • 学会等名
      日本薬学会141年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 改変ジフテリア毒素による薬剤送達技術の開発2021

    • 著者名/発表者名
      ○小松 優真、服部 良一、中島 勝幸、中川治、堅田 笑里、山本 普樹、山根 滉生、竹原正也、永浜 政博、田中 好幸
    • 学会等名
      日本薬学会141年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 遺伝子治療薬の構造学的分子設計2019

    • 著者名/発表者名
      ◯服部良一,竹原正也,小原一朗,蛭子翔太,後藤真希,山根滉生,中島勝幸,山口健太郎,永浜政博,田中好幸
    • 学会等名
      第19回 日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] N-グリコシド結合切断反応における 8-オキソグアニン DNA グリコシラーゼ 1 (OGG1) Lys249 の触媒的役割2019

    • 著者名/発表者名
      ◯福田万里子,眞野遥佳,市原尚弥,岡田卓也,海野昌喜,Vladimir Sychrovsky,服部良一,田中好幸
    • 学会等名
      第19回 日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒトDNA修復酵素hOGG1のX線結晶構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      ◯小室智稀,服部良一,田中好幸,海野昌喜
    • 学会等名
      第92回 日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] 核酸科学ハンドブック(第II部 5 DNAとメタル執筆)日本核酸化学会監修2020

    • 著者名/発表者名
      田中好幸
    • 出版者
      講談社
    • ISBN
      9784065207864
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 徳島文理大学薬学部 薬品分析学(田中研究室)

    • URL

      http://p.bunri-u.ac.jp/lab05/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 徳島文理大学薬学部 薬品分析学(田中研究室)

    • URL

      http://p.bunri-u.ac.jp/lab05/

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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