核酸で構成された人工イオンチャネルの創製

• 研究課題/領域番号: 23657072
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 片平 正人 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (70211844)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2011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: 核酸 / イオンチャネル / アプタマー / 4重鎖 / プリオン / リボザイム / ４重鎖 / リポソーム / 生物物理 / コレステロール

研究概要

グアニン塩基に富む核酸が形成する4重鎖構造は、タンパク質性のイオンチャネルと類似した構造を有している。ジャイアントリポソームに4重鎖核酸を埋め込み、リポソーム内のカリウムイオン濃度を蛍光指示薬で追跡した。また4重鎖核酸とプトロンイオノフォアをカップルさせたリポソームを調製し、リポソーム内の pH を蛍光指示薬で追跡した。両実験から4重鎖核酸がチャネルとして機能している可能性が示唆された。また4重鎖核酸の活用という観点から派生・発展した項目として、同核酸の抗プリオン活性とその構造学的基盤の解明、及び同核酸を核酸酵素のスイッチング素子として活用する事に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Anti-prion activity of an RNA aptamer and its structural basis (2013)
  • 著者名/発表者名: Mashima, T., Nishikawa, F., Kamatari Y. O., Fujiwara, H., Saimura, M., Nagata, T., Kodaki, T., Nishikawa, S., Kuwata, K., Katahira, M.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 41 号: 2 ページ: 1355-1362
  • DOI: 10.1093/nar/gks1132
  • 査読あり
• [雑誌論文] リボスイッチ及び抗プリオン活性を示す RNA アプタマーの動作メカニズム (2013)
  • 著者名/発表者名: 片平正人
  • 雑誌名: 実験医学、羊土社 巻: Vol. 31 ページ: 68-74
  • URL: https://www.yodosha.co.jp/jikkenigaku/
• [雑誌論文] Intelligent ribozyme that switches its activity in response to K^+ through quadruplex formation (2012)
  • 著者名/発表者名: Nagata, T., Sakurai, Y., Hara, Y., Mashima, T., Kodaki, T., Katahira, M.
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: (印刷中) 号: 8 ページ: 1456-1463
  • DOI: 10.1111/j.1742-4658.2012.08538.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of Musashi1 in a complex with target RNA : The role of aromatic stacking interactions (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohyama, T., Nagata, T., Tsuda, K., Kobayashi, N., Imai, T., Okano, H., Yamazaki, T. and Katahira, M
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 10 号: 7 ページ: 3218-3231
  • DOI: 10.1093/nar/gkr1139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of Musashi1 in a complex with target RNA: The role of aromatic stacking interactions (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohyama et al.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural aspects for the recognition of ATP by ribonucleopeptide receptorsStructural aspects for the recognition of ATP by ribonucleopeptide receptors (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakano et al.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 133 ページ: 4567-4579
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat shock protein 70 inhibits HIV-1 Vif-mediated ubiquitination and degradation of APOBEC3G (2011)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 286 ページ: 10051-10057
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Aspects for the Recognition of ATP by Ribonucleopeptide Receptors (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Morii, et al
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: Vol.133 号: 12 ページ: 4567-4579
  • DOI: 10.1021/ja110725d
  • 査読あり
• [学会発表] Creation of Novl Ribozyme whose Activity Switches on in Response to K+ via Quadruples Formation (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamaoki, T. Mashima, Y. Sakurai, Y. Hara, T. Kodaki, T. Nagata, M. Katahira
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡市)
  • 年月日: 2012-12-12
• [学会発表] Development of intelligent ribozyme whose activity switches on in response to K+via quadruplex formation (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamaoki, T. Mashima, Y. Sakurai, Y. Hara, T. Nagata, M. Katahira
  • 学会等名: The 39th Internaional Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 発表場所: 名古屋大学(名古屋市)
  • 年月日: 2012-11-16
• [学会発表] The 39th Internaional Symposium on Nucleic Acids Chemistry, Strctural analysisi of RNA aptamer in complex with prion protein, and its anti-prion activity (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Mashima, F, Nishikawa, Y. Kamatari, H. Fujiwara, T. Nagata, T. Kodaki, S. Nishikawa, K. Kuwata. M. Katahira
  • 学会等名: The 39th Internaional Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 発表場所: 名古屋大学(名古屋市)
  • 年月日: 2012-11-15
• [学会発表] Anti-prion activity and its structural basis of RNA aptamer, and sliding-direction-dependent deaminase activity of anti-HIV enzyme (2012)
  • 著者名/発表者名: Mashima. T., Furukawa, A., Sugase, K., Fujiwara, H., Nishikawa, F., Morishita, R., Ryo, A., Kamatari, Y., Nagata, T., Nishkawa, S., Kuwata, K. and Katahira, M.
  • 学会等名: XXV International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
  • 発表場所: Lyon (France)
  • 年月日: 2012-08-21
• [学会発表] カリウムイオン濃度を感知して活性がオンになるインテリジェントリボザイムの創製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山置雄大,真嶋司,櫻井佑,原ゆかり,永田崇,片平正人
  • 学会等名: 第14回日本 RNA 学会年会
  • 発表場所: 東北大学(仙台市)
  • 年月日: 2012-07-19
• [学会発表] Sliding-direction-dependent activity of anti-HIV enzyme,and structural basis of anti-prion activity of RNA aptamer (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Furukawa, T. Mashima, K. Sugase, H. Fujiwara, T. Nagata, R. Morishita, A. Ryo, F. Nishikawa, S. Nishikawa, Y. Kamatari, K. Kuwata, M. Katahira
  • 学会等名: Korea-Japan Bilateral NMR Symposium
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Anti-prion activity and it strucural basis of RNAaptamer, and sliding-direction-dependent deaminase activity of anti-HIV enzyme (2012)
  • 著者名/発表者名: Masato Katahira
  • 学会等名: XXV international Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
  • 発表場所: Lyon, France
• [学会発表] カリウムイオン濃度を感知して活性がオンになるインテリジェントリボザイムの創製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山置雄大
  • 学会等名: 第14回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 東北大学（仙台市）
• [学会発表] Development of intelligent ribozyme whose activity switches on in response to K＋ｖia quadruplex formation (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuudai Yamaoki
  • 学会等名: The 39th Internaional Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 発表場所: 名古屋大学(名古屋市）
• [学会発表] Strctural analysisi of RNA aptamer in complex with prion protein, and its anti-prion activity (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsukasa Mashima
  • 学会等名: The 39th Internaional Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋市）
• [学会発表] Creation of Novl Ribozyme whose Activity Switches on in Response to K+ via Quadruples Formation (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuudai Yamaoki
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡市）
• [学会発表] Sliding-direction-dependent activity of anti-HIV enzyme, and structural basis of anti-prion activity of RNA aptamer (2012)
  • 著者名/発表者名: Furukawa et al.
  • 学会等名: Korea-Japan Bilateral NMR Symposium(招待講演)
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] r(GGA)4 chimeric ribozyme switches its activity in responseto K+ via quadruplex formation (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Nagata, Y. Sakurai, Y. Hara, T. Mashima, M. Katahira
  • 学会等名: The 38th International Symposium on Nucleic Acid Chemistry
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] Structural basis of the high affinity of the RNA aptamer against prion protein (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Mashima, H. Fujiwara, T. Koshida, M. Saimura, M. Imamura, T.Yokoyama, F. Nishikawa, S. Nisikawa, M. Katahira
  • 学会等名: RNA2011 SIXTEEN ANNUAL MEETING OF THE RNA SOCIETY
  • 発表場所: 京都国際会議場(京都市)
  • 年月日: 2011-06-15
• [学会発表] Structural basis of the high affinity of the RNA aptamer against prion protein (2011)
  • 著者名/発表者名: Mashima et al.
  • 学会等名: The 16th annual meeting of the RNA society
  • 発表場所: プリンスホテル（京都府）
• [学会発表] r(GGA)4 chimeric ribozyme switches its activity in response to K+ via quadruplex formation (2011)
  • 著者名/発表者名: Nagata et al.
  • 学会等名: The 38th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] Base-deamination rate dependent on the direction of sliding of an enzyme along DNA as revealed by numerical analysis of NMR data, and wood biomass studied by solution NMR (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishimura et al.
  • 学会等名: The International Symposium on Nuclear Magnetic Resonance 2011
  • 発表場所: 大桟橋ホール（神奈川県）
• [学会発表] Real-time monitoring of the cytidine deamination along single-stranded DNA by an anti-HIV factor, APOBEC3G (2011)
  • 著者名/発表者名: Furukawa et al.
  • 学会等名: The International Symposium on Nuclear Magnetic Resonance 2011
  • 発表場所: 大桟橋ホール（神奈川県）
• [図書] Encyclopedia of Biophysics, "Introduction to Nucleic Acids NMR" (2013)
  • 著者名/発表者名: Katahira, M. and Mashima, T.
  • 出版者: Springer.
• [図書] Encyclopedia of Biophysics, “Introduction to Nucleic Acids NMR” (2013)
  • 著者名/発表者名: Masato Katahira
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: Springer
• [図書] 日本化学会編・CSJ カレントレビュー"核酸化学のニュートレンド-DNA ・RNA の新たな可能性を開く" (分担)、Vol. 6 "論文にみる最重要概念と革新実験データ " (2011)
  • 著者名/発表者名: 片平正人
  • 出版者: 化学同人
• [図書] 日本化学会編・CSJカレントレビュー"核酸化学のニュートレンド－DNA・RNAの新たな可能性を開く" (2011)
  • 著者名/発表者名: 片平正人
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 化学同人
• [備考]
  • URL: http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/bio/
• [備考] 片平研究室
  • URL: http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/bio/