複数遺伝子の同時・並列転写制御によるヒト細胞内での遺伝子発現ネットワークの構築

• 研究課題/領域番号: 26350964
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物分子化学
• 研究機関: 甲南大学
• 研究代表者: 遠藤 玉樹 甲南大学, 先端生命工学研究所, 准教授 (90550236)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 遺伝子発現制御 / 転写反応 / RNA / アプタマー / 構造変化 / リボスイッチ / 翻訳反応 / 四重鎖構造 / 二次構造 / ＲＮＡ / ラショナルデザイン / アロステリック相互作用 / セレクション

研究成果の概要

本研究課題では、RNAの構造変化の前後における熱安定性変化を考慮することで、標的の化合物に応答してTatタンパク質由来のペプチド（Tatペプチド）との結合親和性を向上させるRNAを合理的に設計することに成功した。この成果は、転写活性化因子であるTatタンパク質の相互作用を利用した細胞内での転写反応制御システムに活用できると期待される。
さらに本研究課題では、転写反応の制御と併用するために、RNAの構造変化を利用した翻訳反応の制御システムの構築を検討した。mRNA上での二次構造と四重鎖構造との競合的な平衡が遺伝子の発現に影響することを見出し、翻訳反応の制御システムへの研究展開の可能性を示した。

研究成果

• [国際共同研究] Binghamton University(米国)
• [雑誌論文] Conformational Dynamics of mRNA in Gene Expression as New Pharmaceutical Target (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Endoh and N. Sugimoto
  • 雑誌名: The Chemical Record 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] tRNA shifts the G-quadruplex-hairpin conformational equilibrium in RNA towards the hairpin conformer (2016)
  • 著者名/発表者名: A. B. Rode, T. Endoh, and N. Sugimoto
  • 雑誌名: Angew. Chemie. Int. Ed. 巻: 46 号: 46 ページ: 14315-14319
  • DOI: 10.1002/anie.201605431
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Triplex-forming PNA modified with unnatural nucleobases: the role of protonation entropy in RNA binding (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Endoh, C. Annoni, D. Hnedzko, E. Rozners, and N. Sugimoto
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 18 号: 47 ページ: 32002-32006
  • DOI: 10.1039/c6cp05013a
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Real-time monitoring of G‑quadruplex formation during transcription (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Endoh, A. B. Rode, S. Takahashi, Y. Kataoka, M. Kuwahara, and N. Sugimoto
  • 雑誌名: Anal. Chem. 巻: 88 号: 4 ページ: 1984-1989
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.5b04396
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mechanical insights into ribosomal progression overcoming RNA G-quadruplex from periodical translation suppression in cells (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Endoh and N. Sugimoto
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 6 号: 1 ページ: 22719-22719
  • DOI: 10.1038/srep22719
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rational design and tuning of functional RNA switch to control an allosteric intermolecular interaction (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Endoh and N. Sugimoto
  • 雑誌名: Anal. Chem. 巻: 87 号: 15 ページ: 7628-7635
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.5b00765
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tuning riboswitch-mediated gene regulation by rational control of aptamer ligand binding properties (2015)
  • 著者名/発表者名: A. B. Rode, T. Endoh, and N. Sugimoto
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 54 号: 3 ページ: 905-909
  • DOI: 10.1002/anie.201407385
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Key tertiary interactions in FMN riboswitch aptamers required for ligand binding (2015)
  • 著者名/発表者名: A. B. Rode, T. Endoh, and N. Sugimoto
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn. 巻: 未定 号: 7 ページ: 946-948
  • DOI: 10.1246/bcsj.20150063
  • NAID: 130005088016
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Aptamer-based universal fluorometric sensors based on allosteric modulation of RNA-peptide interactions (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Endoh and N. Sugimoto
  • 雑誌名: ChemMedChem 巻: 9 号: 9 ページ: 2045-2048
  • DOI: 10.1002/cmdc.201402151
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] RNA Conformational Dynamics that Encodes New Dimensional Codes in Central Dogma (2017)
  • 著者名/発表者名: Tamaki Endoh
  • 学会等名: 日本化学会第97回春季年会（2017） 若い世代の特別講演会
  • 発表場所: 慶応義塾大学（神奈川県、横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
  • 招待講演
• [学会発表] Nucleic Acids Chemistry beyond the Watson-Crick Double Helix(28): A non-coding tRNA regulates functionaly important G-quadruplex-hairpin conformational equilibria in RNA (2017)
  • 著者名/発表者名: Ambadas B. Rode, Tamaki Endoh, Naoki Sugimoto
  • 学会等名: 日本化学会第97回春季年会（2017）
  • 発表場所: 慶応義塾大学（神奈川県、横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Nucleic Acids Chemistry beyond the Watson-Crick Double Helix (29) : Analysis of structural dynamics of RNA aptamer using high pressure (2017)
  • 著者名/発表者名: Shuntaro Takahashi, Tamaki Endoh, Ambadas B. Rode, Naoki Sugimoto
  • 学会等名: 日本化学会第97回春季年会（2017）
  • 発表場所: 慶応義塾大学（神奈川県、横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Hairpin-G-quadruplex conformational transitionl affects gene expression in cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Tamaki Endoh, Naoki Sugimoto
  • 学会等名: 第43回国際核酸化学シンポジウム（ISNAC2016）
  • 発表場所: 熊本大学 工学部百周年記念館（熊本県、熊本市）
  • 年月日: 2016-09-27
  • 国際学会
• [学会発表] Novel function of tRNA: A regulator of oncogenes expression through switching hairpin-G-quadruplex equilibrium (2016)
  • 著者名/発表者名: Ambadas B. Rode, Tamaki Endoh, Naoki Sugimoto
  • 学会等名: 第43回国際核酸化学シンポジウム（ISNAC2016）
  • 発表場所: 熊本大学 工学部百周年記念館（熊本県、熊本市）
  • 年月日: 2016-09-27
  • 国際学会
• [学会発表] PNA-RNA三重鎖の速度論的，熱力学的パラメータに対するpHの影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 遠藤玉樹, Annoni Chiara, Hnedzko Dziyama, Rozners Eriks, 杉本直己
  • 学会等名: 第10回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 石川県立音楽堂（石川県、金沢市）
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] Co-transcriptional G-quadruplex formation affected by mutually exclusive hairpin (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Endoh, A. Rode, S. Takahashi, Y. Kataoka, M. Kuwahara, N. Sugimoto
  • 学会等名: Advances in Noncanonical Nucleic Acids (ANNA) 2016
  • 発表場所: National Institute of Chemistry, Ljubljana (Slovenija)
  • 年月日: 2016-05-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nucleic Acids Chemistry beyond the Watson-Crick Double Helix (18): Quantitative analyses of molecular environment effects on G-quadruplex formation during transcription (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Endoh, A. B. Rode, S. Takahashi, Y. Kataoka, M. Kuwahara, and N. Sugimoto
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会（2016）
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス（京都）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Nucleic Acids Chemistry beyond the Watson-Crick Double Helix (15): Effect of Molecular Crowding on Thermodynamics of Riboswitch Aptamer-FMN Binding in Absence of Divalent Cation (2016)
  • 著者名/発表者名: A. B. Rode, T. Endoh, and N. Sugimoto
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会（2016）
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス（京都）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Mechanical insight into translation procedure of G-quadruplex forming mRNA (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Endoh and N. Sugimoto
  • 学会等名: ISNAC 2015 The 42nd International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 発表場所: I-messae hall, Himeji
  • 年月日: 2015-09-27
  • 国際学会
• [学会発表] tRNA Selectively Delay Hairpin to G-quadruplex Conformational Transition in RNA Over DNA Counterpart (2015)
  • 著者名/発表者名: A. B. Rode, T. Endoh, and N. Sugimoto
  • 学会等名: ISNAC 2015 The 42nd International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 発表場所: I-messae hall, Himeji
  • 年月日: 2015-09-27
  • 国際学会
• [学会発表] Nucleic acids chemistry beyond the Watson-Crick double helix (10): Translation suppression mediated by triplex formed by 2-aminopyridine-modified PNA and hairpin RNA (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Endoh, E. Rozners, D. Hnedzko, and N. Sugimoto
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学 理工学部船橋キャンパス
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Nucleic acids chemistry beyond the Watson-Crick double helix (11): Role of compensatory base pair variation in stem regions of FMN riboswitch aptamer on its gene regulation (2015)
  • 著者名/発表者名: A. B. Rode, T. Endoh, and N. Sugimoto
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学 理工学部船橋キャンパス
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Effect of conformational transition kinetics of nascent mRNA on co-and post-transcriptional translation systems (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Endoh and N. Sugimoto
  • 学会等名: The 41st International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 発表場所: Kitakyusyu International Conference Center, Fukuoka
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-07
• [学会発表] Tuning of riboswitch-mediated gene regulation via rational control of aptamer ligand binding properties (2014)
  • 著者名/発表者名: A. B. Rode, T. Endoh, and N. Sugimoto
  • 学会等名: The 41st International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 発表場所: Kitakyusyu International Conference Center, Fukuoka
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-07
• [学会発表] RNA－ペプチド間のアロステリック相互作用を利用した小分子検出のためのユニバーサルバイオセンサーの構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 遠藤玉樹,杉本直己
  • 学会等名: 第8回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス、岡山
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] ペプチド–RNA相互作用を活用した機能分子設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 遠藤玉樹
  • 学会等名: 第46回若手ペプチド夏の勉強会
  • 発表場所: 京都府立青少年海洋センター（マリーンピア）、京都
  • 年月日: 2014-08-03 – 2014-08-05
  • 招待講演
• [備考] 甲南大学 先端生命工学研究所
  • URL: http://www.konan-fiber.jp/index.php
• [備考] 甲南大学先端生命工学研究所
  • URL: http://www.konan-fiber.jp/index.php
• [備考] 甲南大学先端生命工学研究所
  • URL: http://www.konan-fiber.jp/index.shtml