mRNAキャップ構造認識タンパク質の遺伝子発現と認識機構の構造解析

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02453146
• 研究機関: 大阪薬科大学
• 研究代表者: 石田 寿昌 大阪薬科大学, 薬学部, 教授 (00111021)
• 研究分担者: 加福 やよい 大阪薬科大学, 薬学部, 助手 ; 尹 康子 大阪薬科大学, 薬学部, 助手
• キーワード: IFー4E / キャップ結合タンパク質 / 遺伝子発現 / mRNAキャップ構造 / 認識機構 / 構造解析

研究概要

キャップ結合タンパク質(Cap Binding Protein,CBPあるいはIFー4Eと呼ばれる)の生化学的および構造化学的性質を明らかにすると共に、mRNAキャップ構造との特異的な認識機構を分子/原子レベルで解明することを目的として、昨年度に成功したヒトIFー4Eタンパク質の大腸菌中での大量発現をもとに、本年度は、(1)その分離精製法を確立し、(2)mRNAキャップ認識に重要に関与するアミノ酸配列の推定、(3)これらアミノ酸を他の非機能性アミノ酸へ置換した変換体IFー4Eタンパク質の作成、(4)変換体IFー4Eを用いたmRNAキャップとの相互作用実験を中心に研究を進めた。
即ち、(1)に対しては種々のクロマトグラフィ-操作により単一のIFー4Eタンパク質を精製分取し、アミノ酸シ-クエンサ-によりその全一次配列を決定した。(2)に対しては、他に報告されているマウスおよびコウボIFー4Eタンパク質とのアミノ酸配列比較より、mRNAキャップ認識に際してアミノ酸残基が102から105までのTrpーGluーAspーGluがキャップ構造認識に重要であることを推定した。(3)に対しては、カセット変換法により、TrpをPhe、また、Glu、Asp、Gluを各々Alaに変換した合計4種類の変換体IFー4Eタンパク質を作成した。(4)に対しては、各々調製したIFー4E変換体とmRNAキャップアナロ-グとの結合様式を種々の分光化学的手法により解析し、とりわけ、Trpー102とGluー105のアミノ酸残基がキャップ構造の認識に重要であることを明らかにした。現在、以上の知見を基に、IFー4EのmRNAキャップ認識機構の原子/分子レベルでの解析を進めている。

研究成果

• [文献書誌] H.Ueda: "Expression of a synthetic gene for human cap binding protein (human IF-4E) in Escherichia coli and fluorescence studies on interaction with mRNA cap structure analogues" J.Biochem.109. 882-889 (1991)
• [文献書誌] H.Ueda: "Combination of Trp and Glu residues for recognition of mRNA cap structure:Analysis of m7G base recognition site of human cap binding protein (IF-4E) by siteOdirected mutagenesis" FEBS Lett.280. 207-210 (1991)
• [文献書誌] H.Iyo: "Sequence-dependent interaction of acidic amino acid with guanine base in tryptophan-containing dipeptides:Spectroscopic studies" Chem.Pharm.Bull.39. 2483-2486 (1991)
• [文献書誌] Y.Kafuku: "Spectroscopic study on interaction of nucleic acid base with tryptopahn-containing tripeptides:Acetyl-Trp-X-NHCH_3 (X=Gly,Asn,Asp,Gln and Glu)" Chem.Pharm.Bull.39. 2487-2490 (1991)
• [文献書誌] H.Ueda: "Cooperative Stacking and hydrogen bond pairing interactions for fregment peptide in cap binding protein with mRNA cap structure" Biochim.Biophs.Acta. 1075. 181-186 (1991)
• [文献書誌] T.Ishida: "Importance of simultaneous co-operation of hydrogen hond pairing and stacking interactions for recognition of guanine base by a peptide:X-Ray crystal analysis of 7-methylguanosine-5'-phosphate-Trp-Glu" J.Chem.Soc.Perkin Trans.1. 1991. 1847-1853 (1991)