PolyamineとZ-DNAの相互作用についての構造科学的研究

1999 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 09672201
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理系薬学
• 研究機関: 大阪薬科大学
• 研究代表者: 大石 宏文 大阪薬科大学, 薬学部, 助手 (00211095)
• 研究期間 (年度): 1997 – 1999
• キーワード: 左巻きZ-DNA / Polyamine / minor groove / X-線結晶構造解析 / 分子動力学 / 塩濃度 / 相互作用様式 / 分子設計

研究概要

1999年にはZ-DNA認識蛋白質がZ-DNAとの複合体結晶てX―線結晶構造解析されその蛋白質がRNAaminaseであることがわかった。この蛋白質は核酸塩基のグアニン塩基をアデニン塩基に変換する酵素であることがわかり、それによって核酸のグアニン塩基がアデニン塩基に変換され本来目的とする蛋白質の塩基コードと違う塩基に変換されてしまうため転写異常を起こし目的外の蛋白質を作らせる働きがあることもわかってきた。このようなことが明らかになるにつれPolyamineとZ-DNAのなぞはより深くなってきた。高濃度のPolyamineとDNAを混ぜ合わせるとDNAは左巻きZ-DNAになることも明らかにされている。そこでわれわれは様々なPolyamineとDNAの相互作用様式を調べるため様々なPolyamineとZ-DNA複合体結晶構造を明らかにしPolyamineのZ-DNAに対する作用を明らかにすると同時にZ-DNAを安定化するPolyamineのデザインに成功した。そこでわれわれはこれらのPolyamineをさらにデザインしさらにZ-DNAを強力に安定化すると考えられるPolyamineとZ-DNAとの複合体結晶を作成しX-線結晶構造解析を行っていく予定である。さらにZ-DNAのなりやすさにシークエンス依存性があることなどもわかってきたためシークエンスとZ-DNAの関連性をX-線結晶構造解析法を使用して明らかにしていく予定である。分子動力学法を用いた計算機科学的研究ではZ-DNAは金属イオンによって安定化されさらにその金属の質量が大きくなるにつれて安定化することがわかってきた。またPolyamineなどのDNAに結合しやすい物質といっしょに分子動力学計算を行うと回りの金属イオンの質量が低くてもZ-DNAは安定化することがわかった。しかしPolyamine単体ではZ-DNAを安定化できないこともわかった。さらに分子動力学計算で(d(AC)_4/d(TG)_4)のシークエンスではどのような条件でもZ-DNAにならないことが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] Hirofumi Ohishi: "The Computation Studies on the Conformation-stabilizing Factors of the Left-handed Z-DNA"Nucleoside and Nucleotide. 18. 1571-1573 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ken-ichi Tomita: "Crystal Structure of a Left-handed Z-DNA Hexamer, d(CG)_3 Duplex Complexed with Synthetic Polyamine Binding of a Polyamine in the Minor Groove at Room Temperature"Nucleoside and Nucleotide. 18. 1567-1569 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Seiji Komeda: "An NMR study and crystal structure of [{cis-Pt(NH_3)_2(9EtG-kN7)}_2-(μ-pz)][NO_3]_3(9EtG=9-ethylguanine) as a model compound for the 1, 2-intrastrand GG crosslink"J. Chem. Soc., Dalton Trans.. 2959-2962 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Shinya Harusawa: "Synthesis of Imifuramine and its Stereoisomers Exibiting Histamine H3-Agonistic Activity"Tetrahedron Letters. 40. 2561-2564 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hironori Ohtsu: "Standishinal, a Novel Carbon Skeletal Diterpene from the Bark of Thuja standishii[Gorg.] Carr"Tetrahedron Letters. 40. 6419-6422 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yoshiji Takemoto: "Utility of a Diene-Tricarbonyliron Complex as a Mobile Chiral Auxiliary : Regio and Stereocontrolled Functionalization of Acyclic Diene Ligands"J. Am. Chem. Soc.. 121. 9143-9154 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ken-ichi Tomita, Toshio Hakoshima, Kouichi Inubushi, Shoko Kunisawa, Hirofumi Ohishi, Gijs van der Marel, Jacques H. van Boom, Andrew H. J. Wang, and Alexander Rich: "Polyamine interaction with Z-DNA"Journal of Molecular Graphics. 7. 71-75 (1989)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hirofumi Ohishi, Shoko Kunisawa, Gijs van der Marel, Jacques H. van Boom, Alexander Rich, Andrew H. J. Wang, Ken-ichi Tomita, and Toshio Hakoshima: "Interaction between the left-handed Z-DNA and polyamine ; The crystal structure of the d(CG), and N-(2-aminoethyl)-1, 4-diaminobutane complex"FEBS Letters. 284. 238-244 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hirofumi Ohishi, Isao Nakanishi, Kouichi Inubushi, Gijs van der Marel, Jacques H. van Boom, Alexander Rich, Andrew H. J. Wang, Toshio Hakoshima, and Ken-ichi Tomita: "Interaction between the left-handed Z-DNA and polyamine-2 :The crystal structure of the d(CG), and spermidine complex"FEBS Letters. 391. 153-156 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hirofumi Ohishi, Noriko Terasoma, Isao Nakanishi, Gijs van der Marel, Jacques H. van Boom, Alexander Rich, Andrew H. J. Wang, Toshio Hakoshima, and Ken-ichi Tomita: "Interaction between the left-handed Z-DNA and Polyamine-3 : The crystal structure of the D(CG), and N-(3-aminopropyl)-N-(5-aminopropyl)-1,4-diaminobutane (Thermospermine) complex"FEBS Letters. 398. 291-296 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hirofumi Ohishi, Isao Nakanishi, and Ken-ichi Tomita: "Comparison of a Left-handed Z-DNA Molecular Structure Determined by X-rays with that Simulated by Molecular Dynamics"Biochemical and Biophysical Research Communications. 236. 146-150 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hirofumi Ohishi, Hidehito Urate, Masao Akagi, and Ken-ichi Tomita: "The Crystal Structure of (±)-Cyclocytidine Analogue having a Low Anti Conformation Around Glycosyl Bond"Acta Cryst.. C54. 809-890 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hirofumi Ohishi, Isao Nakanishi, Ken-ichi Tomita, and Toshimasa Ishida: "The Computation Studies on the Conformation-stabilizing Factors of the Left-handed Z-DNA"Nucleoside and Nucleotide. 18. 1571-1573 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ken-ichi Tomita, Hirofumi Ohishi, Isao Nakanishi, Toshio Hakoshima, and Alexander Rich: "Crystal Structure of a Left-handed Z-DNA Hexamer, d(CG), Duplex Complexed with Synthetic Polyamine Binding of a Polyamine in the Minor Groove at Room Temperature"Nucleoside and Nucleotide. 18. 1567-1569 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Seiji Komeda, Hirofumi Ohishi, Hirotoshi Yamane, Michinori Harikawa, Ken-ichi Sakaguchi and Masahiko Chikuma: "An NMR study and crystal structure of [{cis-Pt(NHィイD23ィエD2)ィイD22ィエD2(9EtG-kN7)}ィイD22ィエD2-(μpz)}[NOィイD23ィエD2]ィイD23ィエD2(9EtG=9-ethylquanine) as a model compound for the 1,2-intrastrand GG crosslink"J. Chem. Soc., Dalton Trans.. 2959-2962 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hirofumi Ohishi, Isao Nakanishi, Toshio Hakoshima, Ken-ichi Tomita, and Alexander Rich: "Crystal Structure of a Left-handed Z-DNA Hexamer, d(CG), Duplex Complexed with Synthetic Polyamine Binding in the Minor Groove at Room Temperature"J. Mol. Biol.. (in preparation). (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より