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DNA上の極性を有したスライディングとカップルした塩基変換酵素反応の解析

公募研究

研究領域過渡的複合体が関わる生命現象の統合的理解-生理的準安定状態を捉える新技術-
研究課題/領域番号 22121517
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
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) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2011年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2010年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
キーワード生物物理 / タンパク質 / 分子認識 / 酵素反応 / APOBEC3G / HIV / デアミネーション / NMR / 抗HIV / リアルタイムモニタリング / DNA / 立体構造
研究概要

ヒトのAPOBEC3G(以下A3G)タンパク質は、HIVのDNAに作用して、シトシンをデアミネーションしてウラシルに変換する酵素である。これによりHIVのゲノム情報は破壊され、A3Gは抗HIV活性を有する。我々はNMRシグナルを用いる事で、A3Gによるデアミネーション反応をリアルタイムでモニタリングできる事を、これまでに報告してきた。
今回デアミネーション反応のホットスポットを2つ有する1本鎖DNA及び同ホットスポットを3つ有する2つ有する1本鎖DNAを調製した。この際、特定のシトシンに13C安定同位体標識を施した。この標識により、どのシトシンがデアミネーションを受けたのかを一義的に帰属・同定する事が可能となった。標識によって、これまでより長鎖のDNAにおけるデアミネーションも比較的容易に追跡できる事が実証された。
DNAにA3Gを作用させ、各ホットスポットおけるデアミネーションの進行を、申請者等が確立したリアルタイムモニタリングの手法で追跡した。その結果我々の予想通り5'端近くのホットスポットの方が、3'端近くのホットスポットより、デアミネーションを受ける頻度が高い事が実証された。またホットスポット間に2本鎖を形成させ、想定されているA3Gのスライディングを阻害した系では、ホットスポット間におけるデアミネーション頻度の差が消失する事が確認された。
デアミネーション効率に関して各ホットスポットにおいて得られた実験データを、カイネティックモデルを構築して再現する事を試みた。その結果、A3GはDNA鎖上をスライディングすると考えられる事、そしてスライディングの方向によってホットスポットにおける触媒活性が異なると考えられる事が示唆された。HIVのゲノムDNAの広い範囲に渡ってA3Gが効率的に変異を導入する上で、この事は有利に働いていると考えられる。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (17件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Structure of Musashil in a complex with target RNA : The role of aromatic stacking interactions2012

    • 著者名/発表者名
      Ohyama, et al
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Res.

      巻: (in press)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intelligent ribozyme that switches its activity in response to K+ through Quadruplex formation2012

    • 著者名/発表者名
      Nagata, et al
    • 雑誌名

      FEBS J.

      巻: 279 ページ: 1456-1463

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural aspects for the recognition of ATP by ribonucleopeptide receptors2011

    • 著者名/発表者名
      Nakano, et al
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc.

      巻: 133 ページ: 4567-4579

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heat shock protein 70 inhibits HIV-1 Vif-mediated ubiquitination and degradation of APOBEC3G2011

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama, et al
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem.

      巻: 286 ページ: 10051-10057

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study of a novel glycoconjugate, thiopeptidoglycan, and a novel polysaccharide lyase, thiopeptidoglycan lyase2011

    • 著者名/発表者名
      Kondo, K
    • 雑誌名

      Internat.J.of Biolog.Macromol.

      巻: VOL.48 ページ: 256-262

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heat shock protein 70 inhibits HIV-1 Vif-mediated ubiquitination and degradation of APOBEC3G2011

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama, R.
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem

      巻: (印刷中 掲載確定)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural aspects for the recognition of ATP by ribonucleopeptide receptors2011

    • 著者名/発表者名
      Nakano, S.
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc.

      巻: VOL.133 ページ: 4567-4579

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solubilization and structural determination of a glycoconjugate which is assembled into the sheath of Leptothrix cholodnii2010

    • 著者名/発表者名
      Takeda, M.
    • 雑誌名

      Int.J.Biol.Macromol

      巻: VOL.46 ページ: 206-211

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solution structures of the trihelix DNA-binding domains of the wild-type and a phosphomimetic mutant of Arabidopsis GT-1, implying a mechanism for an increase in DNA-binding affinity through phosphorylation2010

    • 著者名/発表者名
      Nagata, T.
    • 雑誌名

      Proteins

      巻: VOL.78 ページ: 3033-3047

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Sliding-direction-dependent activity of anti-HIV enzyme, and structural basis of anti-prion activity of RNA aptamer2012

    • 著者名/発表者名
      Furukawa, et al
    • 学会等名
      Korea-Japan Bilateral NMR Symposium
    • 発表場所
      北海道大学(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Base-deamination rate dependent on the direction of sliding of an enzyme along DNA as revealed by numerical aialysls of NMR data, and wood biomass studied by solution NMR2011

    • 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)
    • 年月日
      2011-11-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Real-time monitoring of the cytidine deamination along single-stranded DNA by an anti-HIV factor, APOBEC3G2011

    • 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)
    • 年月日
      2011-11-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] r (GGA) 4 chimeric ribozyme switches its activity in response to K+ via quadruplex formation2011

    • 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
    • 年月日
      2011-11-11
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Structural basis of the high affinity of the RNA aptamer against prion protein2011

    • 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)
    • 年月日
      2011-06-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Linkage analysis of lignin for lignocellulosic biorefinery2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka, K.
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      ハワイコンベンションセンター(米国)
    • 年月日
      2010-12-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Unique quadruplex structure and interaction of r(GGAGGAGGAGGA) with protein2010

    • 著者名/発表者名
      Mashima, T.
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      ハワイコンベンションセンター(米国)
    • 年月日
      2010-12-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Structure and interaction of an RNA aptamer with potential therapeutic use2010

    • 著者名/発表者名
      Mashima, T.
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      ハワイコンベンションセンター(米国)
    • 年月日
      2010-12-15
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] The real-time monitoring of the enzymatic reaction of an anti-HIV factor APOBEC3G2010

    • 著者名/発表者名
      Furukawa, A.
    • 学会等名
      Korea-Japan Bilateral NMR Symposium
    • 発表場所
      ソウル大学(韓国)
    • 年月日
      2010-11-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] A mechanism for a increase in DNA-binding affinity of the trihelix DNA-binding domain via its phosphrylation2010

    • 著者名/発表者名
      Nagata, T.
    • 学会等名
      The 37^<th> International Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2010
    • 発表場所
      はまぎんホール(横浜市)
    • 年月日
      2010-11-11
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Structural aspects of the fluorescence intensity changes of the ATP-binding ribonucleopeptide sensor2010

    • 著者名/発表者名
      Nakano, S.
    • 学会等名
      The 37^<th> International Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2010
    • 発表場所
      はまぎんホール(横浜市)
    • 年月日
      2010-11-11
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Structure and interaction of RNA aptamer against prion protein in complex with the partial binding peptide2010

    • 著者名/発表者名
      Mashima, T.
    • 学会等名
      The 37^<th> International Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2010
    • 発表場所
      はまぎんホール(横浜市)
    • 年月日
      2010-11-10
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Real-time monitoring of the enzymatic reaction of APOBEC3G possessing anti-HIV activity, and the structure and interaction of the RNA aptamer against prion protein2010

    • 著者名/発表者名
      Furukawa, A.
    • 学会等名
      The 10^<th> KIAS Conference on Protein Structure and Function
    • 発表場所
      International Conference Hall(韓国)
    • 年月日
      2010-10-01
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] The real-time monitoring of the enzymatic reaction of an anti-HIV factor APOBEC3G2010

    • 著者名/発表者名
      Furukawa, A.
    • 学会等名
      XXIV International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
    • 発表場所
      Cairns Convention Centre Cairns,(オーストラリア)
    • 年月日
      2010-08-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Real-time monitoring of the enzymatic reaction of APOBEC3G possessing anti-HIV activity, and the structure and interaction of the RNA aptamer against prion protein2010

    • 著者名/発表者名
      Mashima, T.
    • 学会等名
      XXIV International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
    • 発表場所
      Cairns Convention Centre Cairns(オーストラリア)
    • 年月日
      2010-08-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] The analysis of the mechanism of an enzyme reaction toward the development of new energy systems2010

    • 著者名/発表者名
      Iwaoka, R.
    • 学会等名
      The 2^<rd> International Symposium of Kyoto University Global COE Program-Zero Carbon Energy Kyoto 2010
    • 発表場所
      京都大学おうばくプラザ(宇治市)
    • 年月日
      2010-08-19
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Real-time monitoring of the enzymatic reaction of APOBEC3G possessing anti-HIV activity, and the structure of the RNA aptamer against prion protein2010

    • 著者名/発表者名
      Furukawa, A.
    • 学会等名
      International Symposium of Korean Society of Biochemistry and Molecular Biology -Structural Biology and Drug Discovery-
    • 発表場所
      ソウル大学(韓国)
    • 年月日
      2010-05-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [図書] 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"(日本化学会編)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
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/bio/

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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