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蛋白質の捕捉と酵素活性のスイッチングの二面性を有するRNAの動作原理の解明と活用

公募研究

研究領域理論と実験の協奏による柔らかな分子系の機能の科学
研究課題/領域番号 26104520
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 理工系
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) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2015年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2014年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワードRNAアプタマー / スイッチング素子 / 4重鎖 / プリオン / NMR / 立体構造 / 分子間相互作用 / RNAアプタマー / スイッチング
研究実績の概要

我々はGGAGGAGGAGGAという配列からなるRNA(以下R12)が、プリオン蛋白質の捕捉と酵素活性のスイッチングの二面性を有する事を見出してきた。本年度は捕捉機構の解明に基づき、より抗プリオン活性が高いRNA分子を創製し、その構造機能相関を明らかにした。またR12のスイッチング素子としての活性を応用し、カリウムイオンに応答して捕捉活性がオフからオンにスイッチするRNAアプタマーの創製に本年度成功した。
これまでにR12がプリオン蛋白質に対して高い親和性を示すのは、2量化してプリオン蛋白質と2箇所で同時に結合する為である事を解明してきた。今回、2量化したR12の構造を1分子で模す事ができるRNA分子の配列をデザインした。このRNA分子は期待した構造を形成する事、そして細胞を用いたアッセイによってR12よりさらに高い抗プリオン活性を有する事を確認した。これは1分子からなる構造体である為に、細胞アッセイにおけるRNA濃度が低い条件下においても、活性構造が安定に形成された為であると考えられる。
これまでにR12がカリウムイオンに依存して大きな構造変化を生じる事を生かして、RNA酵素(リボザイム)の活性のスイッチング素子としてR12を活用できる事を示してきた。今回、R12のスイッチング素子としての機能を、HIVの病因性蛋白質であるTatを捕捉するRNAアプタマーに応用した。その結果、カリウムイオンに応答して捕捉活性がオフからオンにスイッチするRNAアプタマーの創製に成功した。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Boosting of activity enhancement of K+-responsive quadruplex hammerhead ribozyme2015

    • 著者名/発表者名
      Yudai Yamaoki, Tsukasa Mashima, Takashi Nagata and Masato Katahira
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 51 号: 27 ページ: 5898-5901

    • DOI

      10.1039/c5cc00961h

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 立体構造散歩道:APOBEC3G2015

    • 著者名/発表者名
      片平正人
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: -

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative analysis of location- and sequence-dependent deamination by APOBEC3G using real-time NMR spectroscopy2014

    • 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

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] カリウムイオンを認識して活性がスイッテングするTat結合RNAアプタマーおよびハンマーヘッドリボザイムの創製2015

    • 著者名/発表者名
      山置佑大,真嶋司,永田崇,片平正人
    • 学会等名
      第9回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      熊本大学(熊本市)
    • 年月日
      2015-09-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Mechanism of bifunction of RNA, trapping of protein and switching of enzymatic activity2015

    • 著者名/発表者名
      Katahira, M.
    • 学会等名
      The 3rd Symposium on Studying the Function of Soft Molecular Systems by the Concerted Use of Theory and Experiment
    • 発表場所
      未来館(東京)
    • 年月日
      2015-07-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Real-time monitoring and switching of enzyme/aptamer activities2015

    • 著者名/発表者名
      Katahira, M.
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Drug Discovery and Design by NMR
    • 発表場所
      理化学研究所(横浜市)
    • 年月日
      2015-02-04 – 2015-02-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Real-time NMR monitoring of enzymatic reaction of anti-HIV protein, structure of anti-prion RNA aptamer and wood biomass analysis2014

    • 著者名/発表者名
      Kanba, K., Mashima, T., Okamura, H., Furukawa, A., Sugase, K., Nishimura, H., Watanabe, T., Nagata, T., and Katahira, M.
    • 学会等名
      The 5th Japan-Taiwan NMR symposium
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2014-09-29 – 2014-09-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 片平研究室

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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