ＤＮＡ上のスライディングの方向による塩基変換の酵素反応速度の違いとそのメカニズム

• 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: 24121714
• 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): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2013年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2012年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: メチルシトシン / Tatタンパク質 / アプタマー / リボザイム / ＮＭＲ / ＡＰＯＢＥＣ３Ｇ / 分子認識 / タンパク質 / 酵素 / ウィルス / NMR / HIV

研究概要

NMR法を用いたリアルタイムモニタリングによって、APOBEC3G(A3G)によるシトシン、５メチルシトシン、５ヒドロキシメチルシトシンの塩基の変換を追跡・比較した。また同法で基質DNAの１箇所だけを順にリボ核酸に置換したものに関し、活性の比較を行なった。さらにd(CCCA)配列とd(CCCU)配列における変換速度を同法によって比較した。これらによって、A3Gの基質特異性と塩基変換反応に必要となる最小残基数が判明し、さらにHIVのゲノムを広い範囲に渡って効率的に不活化するのに適したA3Gの性質が見出された。
HIVのTatタンパク質を捕捉するRNAアプタマーに関し、Tatの部分ペプチドとの複合体の解析を行い、特異な結合様式に関する知見を得た。
カリウムイオンに依存したR12の大きな構造変化を活用する事で、リボザイムの活性をカリウムイオン濃度に依存してオフからオンにスイッチングする事に我々は成功した。今回カリウムイオン非存在下における残存活性を抑え、なおかつカリウムイオン存在下における活性には悪影響を与えない方法を考案する事で、カリウムイオンによる活性の増強の割合を格段に高める事に成功した。
NMR法は各種の物質の混合物に関し、各物質を定量的に検知する事ができる優れた測定法である。各物質を分離・同定するのに十分な分離能を確保する必要性から、HSQCスペクトルがこの定量に広く用いられている。しかし1JCHとT2の値が物質毎に異なる為、HSQCを用いた定量には系統的な不正確さが混入する。今回この不正確さの混入を抑制する手法を開発した。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] RNA-directed amino acid coupling as a model reaction for primitive coded translation (2014)
  • 著者名/発表者名: Harada, K., Aoyama, S., Matsugami, A., Kumar, P.K.R., Katahira, M., Kato, N. and Ohkanda, J.
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 未定 号: 6 ページ: 794-798
  • DOI: 10.1002/cbic.201400029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative analysis of location- and sequence-dependent deamination by APOBEC3G using real-time NMR spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Furukawa, A., Sugase, K., Morishita, R., Nagata, T., Kodaki, T., Takaori-Kondo, A., Ryo, A., Katahira, M.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 巻: 53 号: 9 ページ: 2349-2352
  • DOI: 10.1002/anie.201309940
  • NAID: 120005647511
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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] NMR study of xenotropic murine leukemia virus-related virus protease in a complex with amprenavir (2012)
  • 著者名/発表者名: Ayako Furukawa, Hideyasu Okamura, Ryo Morishita, Satoko Matsunaga, Naohiro Kobayashi, Takahisa Ikegami, Tsutomu Kodaki, Akifumi Takaori-Kondo, Ryo Akihide, Takashi Nagata, Masato Katahira
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 24巻 号: 2 ページ: 284-289
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2012.07.083
  • NAID: 120004873605
  • 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
• [学会発表] Dual-quadruplex forming ribozyme distinctly switches on its activity in response to K+ (2013)
  • 著者名/発表者名: Yudai Yamaok
  • 学会等名: The 40th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2013
  • 発表場所: 神奈川大学(横浜市）
• [学会発表] Aptamer that exerts anti-prion activity and intelligent ribozyme whose activity awitches in reponse to K+ (2013)
  • 著者名/発表者名: Masato Katahira
  • 学会等名: 日本生物物理学会第51回年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都）
  • 招待講演
• [学会発表] NMR Real-time Monitoring of the Deamination Reaction of Human Antiviral Factor APOBEC3G (2012)
  • 著者名/発表者名: 神庭圭介
  • 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: 2012-12-11
• [学会発表] NMR法によるAPOBEC３Gデアミネース活性に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩岡諒
  • 学会等名: 日本生物物理学会第50回年会
  • 発表場所: 名古屋大学(名古屋市)
  • 年月日: 2012-09-22
• [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
  • 年月日: 2012-08-19
• [学会発表] Elucidation of the location-dependent deamination reaction mechanism of an anti-HIV factor,APOBEC3G (2012)
  • 著者名/発表者名: Ayako Furukawa
  • 学会等名: XXV international Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
  • 発表場所: Lyon, France
  • 年月日: 2012-08-19
• [学会発表] 抗HIV宿主因子APOBE３Gの位置依存的デアミネーション反応機構の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 古川亜矢子
  • 学会等名: 日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(名古屋市)
  • 年月日: 2012-06-20
• [図書] Encyclopedia of Biophysics, Introduction to Nucleic Acids NMR (2013)
  • 著者名/発表者名: Katahira, M. and Mashima, T.
  • 総ページ数: 10
  • 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
• [備考] 片平研究室
  • 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/