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2020 年度 実績報告書

RNAアプタマーの分子認識メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K11536
研究機関日本大学

研究代表者

山岸 賢司  日本大学, 工学部, 准教授 (90460021)

研究分担者 坂本 泰一  千葉工業大学, 先進工学部, 教授 (40383369)
石川 岳志  鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (80505909)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードRNAアプタマー / 分子シミュレーション / 分子動力学計算 / 核酸 / フラグメント分子軌道計算
研究実績の概要

RNAアプタマーは抗体に代わる次世代技術として、医薬品分野や診断薬分野などで注目されているが、実用化に向けた分子設計には多くの時間と費用が必要である。本課題は、RNAアプタマーが標的分子をどのように認識し結合するのか、その分子認識メカニズムを計算化学から明らかにすることを目指している。本課題により、論理的根拠に基づいたRNAアプタマーの設計が可能になり、RNAアプタマーの開発効率を飛躍的に向上させられると期待できる。
当該年度では、前年度に引き続き、申請者らが構築した修飾核酸に対する分子動力学(MD)計算の解析プロトコルを用いて、種々の修飾RNAアプタマーに対してMD計算を実行した。抗体に特異的に結合するRNAアプタマー(IgGアプタマー)を解析の対象とし、標的分子への結合を支配している物理化学的な特性について解析した。その結果、IgGアプタマーの7番目ヌクレオチドであるグアノシン(G7)周辺の主鎖骨格のダイナミクスが、アプタマーの結合性を支配していることを見出した。また、溶液中のイオン種の違いに着目した解析では、溶液中のイオン種が異なる環境を構築し、その動的な構造変化をMD計算により解析した。その結果、カルシウムイオンはIgGアプタマーの立体構造を安定化させ、アプタマーの特異的な立体構造を保持するのに重要な役割を果たすことが明らかとなった。
研究実施期間を通して本研究では、MD計算を用いたIgGアプタマーの「構造的な側面」と、量子化学計算を用いたIgGアプタマーの「エネルギー的な側面」の両面の解析から、IgGアプタマーの結合機構を理解する新たな知見を得ることができた。これらの知見は、計算化学からより結合親和性を向上させる新規の修飾アプタマーを設計するうえで重要な指針になると期待できる。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Specific inhibition of FGF5-induced cell proliferation by RNA aptamers2021

    • 著者名/発表者名
      Amano Ryo、Namekata Masato、Horiuchi Masataka、Saso Minami、Yanagisawa Takuya、Tanaka Yoichiro、Ghani Farhana Ishrat、Yamamoto Masakuni、Sakamoto Taiichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: 2976

    • DOI

      10.1038/s41598-021-82350-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Silver‐Promoted Fluorination Reactions of α‐Bromoamides2021

    • 著者名/発表者名
      Mizuta Satoshi、Kitamura Kanami、Kitagawa Ayako、Yamaguchi Tomoko、Ishikawa Takeshi
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 27 ページ: 5930~5935

    • DOI

      10.1002/chem.202004769

    • 査読あり
  • [雑誌論文] FMO Interfaced with Molecular Dynamics Simulation2021

    • 著者名/発表者名
      Komeiji Yuto、Ishikawa Takeshi
    • 雑誌名

      Recent Advances of the Fragment Molecular Orbital Method

      巻: 19 ページ: 373~389

    • DOI

      10.1007/978-981-15-9235-5_19

  • [雑誌論文] PAICS: Development of an Open-Source Software of Fragment Molecular Orbital Method for Biomolecule2021

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Takeshi
    • 雑誌名

      Recent Advances of the Fragment Molecular Orbital Method

      巻: 5 ページ: 69~76

    • DOI

      10.1007/978-981-15-9235-5_5

  • [雑誌論文] The ABINIT-MP Program2021

    • 著者名/発表者名
      Mochizuki Yuji、Ishikawa Takeshi et al.
    • 雑誌名

      Recent Advances of the Fragment Molecular Orbital Method

      巻: 4 ページ: 53~67

    • DOI

      10.1007/978-981-15-9235-5_4

  • [雑誌論文] Synthesis and evaluation of (S)-5′-C-aminopropyl and (S)-5′-C-aminopropyl-2′-arabinofluoro modified DNA oligomers for novel RNase H-dependent antisense oligonucleotides2020

    • 著者名/発表者名
      Zhou Yujun、Kajino Ryohei、Ishii Seiichiro、Yamagishi Kenji、Ueno Yoshihito
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 10 ページ: 41901~41914

    • DOI

      10.1039/d0ra08468a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 計算化学によるRNAアプタマーと標的タンパク質との分子間相互作用解析2020

    • 著者名/発表者名
      山岸賢司
    • 雑誌名

      アグリバイオ

      巻: 48 ページ: 58~62

  • [雑誌論文] A G‐quadruplex‐forming RNA aptamer binds to the MTG8 TAFH domain and dissociates the leukemic AML1‐MTG8 fusion protein from DNA2020

    • 著者名/発表者名
      Fukunaga Junichi、Nomura Yusuke、Tanaka Yoichiro、Torigoe Hidetaka、Nakamura Yoshikazu、Sakamoto Taiichi、Kozu Tomoko
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 594 ページ: 3477~3489

    • DOI

      10.1002/1873-3468.13914

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 生体分子量子化学計算プログラム「PAICS」の紹介2020

    • 著者名/発表者名
      石川岳志
    • 雑誌名

      分子シミュレーション学会誌「アンサンブル」

      巻: 22 ページ: 345

  • [雑誌論文] A novel method for analysis of the electrostatic complementarity of protein-protein interaction based on fragment molecular orbital method2020

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Takeshi
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 761 ページ: 138103~138103

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2020.138103

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel and potent antimicrobial effects of caspofungin on drug-resistant Candida and bacteria2020

    • 著者名/発表者名
      Sumiyoshi Makoto, Ishikawa Takeshi, et al.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 17745

    • DOI

      10.1038/s41598-020-74749-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Novel Compounds Identified by Structure-Based Prion Disease Drug Discovery Using In Silico Screening Delay the Progression of an Illness in Prion-Infected Mice2020

    • 著者名/発表者名
      Ishibashi Daisuke、Ishikawa Takeshi、Mizuta Satoshi、Tange Hiroya、Nakagaki Takehiro、Hamada Tsuyoshi、Nishida Noriyuki
    • 雑誌名

      Neurotherapeutics

      巻: 17 ページ: 1836~1849

    • DOI

      10.1007/s13311-020-00903-9

    • 査読あり
  • [学会発表] Molecular Dynamics Simulation of the Effect that Ca2+ has on the Tertiary Structure of an RNA Aptamer2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Kaneda, Seiichiro Ishii, Hisae Yoshida, Takeshi Ishikawa, Taiichi Sakamoto, Kenji Yamagishi
    • 学会等名
      第20回日本蛋白質科学会年会
  • [学会発表] NMR analysis for the development of artificial RNAs to control biomolecular functions2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Kumagai, Takuya Suzuki, Yuto Sekikawa, Keisuke Kamba, Li Wan, Kayoko Nagata, Akifumi Takaori-Kondo, Masato Katahira, Takashi Nagata, Taiichi Sakamoto
    • 学会等名
      The 11th International Symposium of Advanced Energy Science
    • 国際学会
  • [学会発表] Vif-CBFβ-CUL5-ELOB-ELOC複合体に結合するアプタマーのNMR解析2020

    • 著者名/発表者名
      熊谷紀志,鈴木拓也,関川湧斗,神庭圭介,万里,永田佳代子,高折晃史,片平正人,永田崇,坂本泰一
    • 学会等名
      第59回NMR討論会
  • [学会発表] 線維芽細胞増殖因子5(FGF5)に対するAptamerアプタマーの解析2020

    • 著者名/発表者名
      笹生みなみ ,天野亮 ,行方昌人,堀内正隆,柳澤拓也,西本翔,田中陽一郎,GHANI Farhana Ishrat,山本昌邦,坂本 泰一
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] 歯周病細菌叢の病原性を抑える試み2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤啓子, 納屋昌実, 近藤好夫, 武部克希, 内藤真理子, 鈴木守, 今田勝巳, 石川岳志, 佐藤主税
    • 学会等名
      第94回日本細菌学会総会
  • [学会発表] フラグメント分子軌道法に基づく静電相互作用解析法の開発とSARS-CoV-2スパイクタンパク質への応用2020

    • 著者名/発表者名
      石川岳志, 大園紘貴, 小原弘樹, 秋澤和輝, 畑田崚, 奥脇弘次, 望月祐志
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 抗体医薬品開発をめざしたFMO法に基づくタンパク質間相互作用解析法の開発と応用2020

    • 著者名/発表者名
      大園紘貴, 石川岳志
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] FMO法を用いたタンパク質間相互作用解析法の開発と免疫チェックポイント阻害剤への応用2020

    • 著者名/発表者名
      大園紘貴, 石川岳志
    • 学会等名
      2020年日本化学会九州支部秋期研究発表会
  • [学会発表] 塩基触媒による不斉Diels-Alder(DA)反応のMO法シミュレーションによる定量的解析と展開2020

    • 著者名/発表者名
      染川賢一, 上田岳彦, 吉留俊史, 石川岳志, 錦織寿, 岡村浩昭
    • 学会等名
      日本コンピュータ化学会2020年秋季年会
  • [学会発表] 生命科学を指向した量子化学計算プログラム「PAICS」の開発と応用2020

    • 著者名/発表者名
      石川岳志
    • 学会等名
      日本コンピュータ化学会2020年秋季年会
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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