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ミスマッチ修復におけるゲノムモダリティの構造生物学的解明

公募研究

研究領域DNAの物性から理解するゲノムモダリティ
研究課題/領域番号 21H05757
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅲ)
研究機関静岡県立大学

研究代表者

原 幸大  静岡県立大学, 薬学部, 准教授 (80729343)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
2022年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワードX線結晶構造解析 / ミスマッチ修復 / クロマチンリモデラー / 先天性指紋欠如疾患
研究開始時の研究の概要

本研究ではミスマッチ塩基周辺のヌクレオソームを広範囲に渡り除去するクロマチンリモデラーの結晶構造を高分解能で決定する。また、クロマチンリモデラーとミスマッチセンサーによるミスマッチ部位の認識、及びヌクレオソーム除去の作用機序をSAXS、クライオEMを用いた動的構造解析により原子レベルで明らかにすることで、クロマチン化されたDNA鎖上でミスマッチ修復がどのように働くのか理解する。

研究実績の概要

本研究ではミスマッチ修復周辺のヌクレオソームを広範囲に渡り除去するクロマチンリモデラーの結晶構造を高分解能で決定する。また、クロマチンリモデラーとミスマッチセンサーによるミスマッチ部位の認識、及びヌクレオソーム除去の作用機序をクライオEMを用いた動的構造解析により原子レベルで明らかにすることで、クロマチン化されたDNA鎖上でミスマッチ修復がどのように働くのか理解する。
今年度は前年度に引き続き、ミスマッチ修復において重要な役割を果たすクロマチンリモデラーSMARCAD1のヘリカーゼドメインの構造解析を目指し、組換えタンパク質の調製と結晶化条件の探索を重点的に行ったが、構造解析に適した回折強度データ収集に至っていない。高分解能での構造解析を目指し、ATPの遷移アナログを利用した共結晶化を進める。また、AlphaFold2を利用して結晶化に適した新たな組換えタンパク質発現系を複数構築した。今後、これらの組換えタンパク質についても結晶化条件の探索を進め、ATP依存的なヌクレオソーム排除メカニズムを明らかにする。SMARCAD1とMutSαの複合体については、MutSαの発現系を構築し、組換えタンパク質の過剰発現とアフィニティービーズへの吸着を確認できた。今後、SMARCAD1との複合体の構造解析に向けて調製を進める。SMARCAD1についてはプレリミナリーな実験ではあるがクライオ電顕測定を開始している。これらの研究はまだ発展途上の段階にあるものの、組換えタンパク質の調製は構造解析を行う上で最重要なパートを担う。本研究により構築したタンパク質調製システムを今後の研究の強みとし、構造解析に結びつける。また、構造情報を利用し、細胞機能に重要なアミノ酸残基を同定することで、機能を欠損させる変異体を設計し、反応機構解析を行うことで、ミスマッチ修復におけるゲノムモダリティを解明する。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] The 9-1-1 DNA clamp subunit RAD1 forms specific interactions with clamp loader RAD17, revealing functional implications for binding-protein RHINO2023

    • 著者名/発表者名
      Hara Kodai、Hishiki Asami、Hoshino Takako、Nagata Kiho、Iida Nao、Sawada Yukimasa、Ohashi Eiji、Hashimoto Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 299 号: 4 ページ: 103061-103061

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2023.103061

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Crystal structure of the sliding DNA clamp from the Gram-positive anaerobic bacterium <i>Clostridioides difficile</i>2022

    • 著者名/発表者名
      Hishiki Asami、Okazaki Sumire、Hara Kodai、Hashimoto Hiroshi
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 173 号: 1 ページ: 13-20

    • DOI

      10.1093/jb/mvac079

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural basis for molecular interactions on the eukaryotic DNA sliding clamps PCNA and RAD9-RAD1-HUS12022

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto Hiroshi、Hara Kodai、Hishiki Asami
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 172 号: 4 ページ: 189-196

    • DOI

      10.1093/jb/mvac053

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of a DNA aptamer that binds to the complementarity-determining region of therapeutic monoclonal antibody and affinity improvement induced by pH-change for sensitive detection2022

    • 著者名/発表者名
      Saito Taro、Shimizu Yutaka、Tsukakoshi Kaori、Abe Koichi、Lee Jinhee、Ueno Kinuko、Asano Ryutaro、Jones Brian V.、Yamada Tomohiro、Nakano Tatsuki、Tong Jiaxing、Hishiki Asami、Hara Kodai、Hashimoto Hiroshi、Sode Koji、Toyo’oka Toshimasa、Todoroki Kenichiro、Ikebukuro Kazunori
    • 雑誌名

      Biosensors and Bioelectronics

      巻: 203 ページ: 114027-114027

    • DOI

      10.1016/j.bios.2022.114027

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural basis for peptide recognition by archaeal oligopeptide permease A2022

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Hideshi、Kamei Nanami、Konishi Keijiro、Hara Kodai、Ishikawa Yoshinobu、Matsui Ikuo、Forterre Patrick、Hashimoto Hiroshi
    • 雑誌名

      Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics

      巻: - 号: 7 ページ: 1434-1442

    • DOI

      10.1002/prot.26324

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation, Crystallization, and X-ray Data Collection of Archaeal Oligopeptide Permease A2021

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama H.、Kamei N.、Konishi K.、Hara K.、Ishikawa Y.、Matsui I.、Forterre P.、Hashimoto H.
    • 雑誌名

      Crystallography Reports

      巻: 66 号: 7 ページ: 1300-1305

    • DOI

      10.1134/s1063774521070221

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] DNA clamp構造生物学研究の新展開2023

    • 著者名/発表者名
      原幸大
    • 学会等名
      東京農業大学大学院講義細胞分子機能科学(バイオ専攻)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural basis for genome modality of DNA mismatch repair2022

    • 著者名/発表者名
      Kodai Hara
    • 学会等名
      Genome modality Understanding physical properties of the genome
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ディフィシル菌由来スライディングクランプの構造生物学的研究2022

    • 著者名/発表者名
      菱木麻美
    • 学会等名
      令和4年(2022)度 日本結晶学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ディフィシル菌由来スライディングクランプの結晶構造2022

    • 著者名/発表者名
      菱木麻美
    • 学会等名
      第95回 日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 損傷チェックポイントに関与する一本鎖結合タンパク質RPA70N末端ドメインの構造解析2022

    • 著者名/発表者名
      片山智徳
    • 学会等名
      日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部 合同学術大会2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Clasdobotryum属真菌が生産するFR901483に対する自己耐性機構の解明2022

    • 著者名/発表者名
      坂野桜子
    • 学会等名
      第9回食品薬学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Clasdobotryum属真菌が生産するFR901483に対する自己耐性機構の解明2022

    • 著者名/発表者名
      坂野桜子
    • 学会等名
      日本生薬学会第68年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] CAP-G2-H2-DNA複合体の共結晶化に向けたDNAとの相互作用解析2022

    • 著者名/発表者名
      矢島聡
    • 学会等名
      第68回日本薬学会東海支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Crystallization for structural analysis of DNA polymerase β and PCNA involved in base excision repair2022

    • 著者名/発表者名
      Fuya Suzuki
    • 学会等名
      第22回 日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] DNAポリメラーゼβとPCNAの相互作用解明に向けた構造生物学的研究2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木楓也
    • 学会等名
      第86回日本生化学会中部支部例会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ディフィシル菌由来スライディングクランプのX線結晶構造解析2022

    • 著者名/発表者名
      岡﨑菫
    • 学会等名
      2021年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] シミ・そばかすの原因タンパク質のX線結晶構造解析2021

    • 著者名/発表者名
      原幸大
    • 学会等名
      東京農業大学大学院講義
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural basis for genome modality of DNA mismatch repair2021

    • 著者名/発表者名
      Kodai Hara
    • 学会等名
      Genome modality Understanding physical properties of the genome
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crystallization of condensin II subcomplex CAP-G2-H2 and DNA complex2021

    • 著者名/発表者名
      So Yajima
    • 学会等名
      The 26th Shizuoka forum on health and longevity
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GATA4 dimerization may be a target for heart failure therapy2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shimizu
    • 学会等名
      Basic Cardiovascular Sciences Scientific Sessions 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GATA4 dimerization is important for transcriptional regulation and may be a target for heart failure therapy.2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shimizu
    • 学会等名
      The 5th JCS Council Forum on Basic Cardio Vascular Research
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ディフィシル菌由来スライディングクランプの結晶学的研究2021

    • 著者名/発表者名
      岡﨑菫
    • 学会等名
      令和3年(2021)度 日本結晶学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 転写因子STAT3の脱リン酸化を阻害するTRIM59の調製と結晶化2021

    • 著者名/発表者名
      松浦咲季
    • 学会等名
      第85回日本生化学会中部支部例会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Cladobotryum属真菌が生産するFR901483に対する自己耐性機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      中原実玖
    • 学会等名
      第23回天然薬物の開発と応用シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] FR901483産生菌における自己耐性機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      中原実玖
    • 学会等名
      日本生薬学会第67回年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] コンデンシンIサブコンプレックスとDNAの複合体の結晶化2021

    • 著者名/発表者名
      矢島聡
    • 学会等名
      日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部 合同学術大会2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 脊椎動物特有の染色体凝縮の解明に向けたコンデンシンII制御サブユニットとDNAの複合体の調製と結晶化2021

    • 著者名/発表者名
      矢島聡
    • 学会等名
      PPF2020/2021 第18回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] DNA損傷チェックポイントに関わる9-1-1とFEN1の複合体の構造解析に向けた調製2021

    • 著者名/発表者名
      永田季穂
    • 学会等名
      第67回 日本薬学会東海支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 染色体凝縮を担うコンデンシンIIの制御サブユニットの結晶化に向けた調製2021

    • 著者名/発表者名
      矢島聡
    • 学会等名
      第67回 日本薬学会東海支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 転写因子STAT3の脱リン酸化を阻害するTRIM59の調製と結晶化2021

    • 著者名/発表者名
      松浦咲季
    • 学会等名
      第67回 日本薬学会東海支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-10-22   更新日: 2023-12-25  

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