モジュール設計による機能性RNA-タンパク質複合体創製原理の確立

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20241051
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 森井 孝 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (90222348)
• キーワード: モジュール / センサー / 分子認識 / ケミカルバイオロジー / RNA / RNA-ペプチド複合体 / インビトロセレクション / リセプター

研究概要

本研究では、RNA-ペプチド複合体(RNP)の各サブユニットに「機能性モジュール構造」を導入して、蛍光RNPセンサーとRNP酵素を設計・作製する合目的な方法論を確立する。このために、RNP複合体を用いた分子設計の利点であるRNAサブユニットとペプチドサブユニットを段階的に機能化する方法を汎用性のある方法論として発展させる。また、細胞内で利用できる機能性RNPをケミカルバイオロジーのツールとして開発することを目的とした。
本年度は以下の成果を達成した。
(1)ペプチドモジュールの反応活性点をもとにしたRNP触媒の構築
RNPの段階的機能化法により、エステル結合を加水分解するRNP酵素の作製を試みた。反応基質としてアデノシンの5'-H基にリンカーを介してニトロフェノールエステル導入した分子を合成した。RNAサブユニットにはATP結合性RNPのRNAを利用した。RevペプチドのN末端にエチレンジアミン基を導入したペプチドサブユニットを合成した。現在、ATP結合性RNPのRNAサブユニット群とエチレンジアミン修飾RevからRNPライブラリーを構築し、ニトロフェノールエステル加水分解活性を有するRNPを探索している。
(2)細胞内に導入可能な機能性RNP複合体の構築
3'-末端を酸化したRNA末端とペプチドサブユニットに導入したヒドラジド基藩王させ、安定なRNPを構築した。この手法は、ペプチドN末端に蛍光分子を導入した場合にも用いることが出来た。得られた共有結合安定化RNP骨格を持つ蛍光センサーは、HeLa細胞抽出液中で2時間は活性を維持した。

研究成果

• [雑誌論文] Zinc finger proteins for site-specific protein positioning on DNA origami (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakata, E.; Liew, F.F.; Uwatoko, C.Kiyonaka, S.Mori, Y.; Katsuda, Y.; Endo, M.; Sugiyama, H.; Morii T.
  • 雑誌名: Angew Chem.Int.Ed. 巻: 51 ページ: 2421-2424
  • DOI: 10.1002/anie.201108199
  • 査読あり
• [雑誌論文] Facile conversion of RNA aptamers to modular fluorescent sensors with tunable detection wavelengths (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakano, S.; Nakata, E.; Morii, T.
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem.Lett. 巻: 21 ページ: 4503-4506
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2011.05.120
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction of dopamine sensors by using fluorescent ribonucleopeptide complexes (2011)
  • 著者名/発表者名: Liew, F.F.; Hasegawa, T.; Fukuda, M.; Nakata, E.; Morii, T.
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem. 巻: 19 ページ: 4473-4481
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2011.06.031
  • 査読あり
• [雑誌論文] A ribonucleopeptide module for effective conversion of an RNA aptamer to a fluorescent sensor (2011)
  • 著者名/発表者名: Liew, F.F.; Hayashi, H.; Nakano, S.; Nakata, E.; Morii, T.
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem. 巻: 19 ページ: 5771-5775
  • DOI: DOI:10.1016/j.bmc.2011.08.031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Aspects for the Recognition of ATP by Ribonucleopeptide Receptors (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Morii, et al
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: Vol.133 ページ: 4567-4579
  • DOI: DOI:10.1021/ja110725d
• [学会発表] Development of the attachment technology of functional proteins on DNA origami (2011)
  • 著者名/発表者名: Ngo T.A., Nakata E., Liew F.F., Nishiguchi Y., Morii T.
  • 学会等名: 11th iCeMS International Symposium
  • 発表場所: 京都大学(京都府)
  • 年月日: 2011-12-06
• [学会発表] Facile conversion of RNA aptamers to modular fluorescent sensors (2011)
  • 著者名/発表者名: Tamura T., Nakano S., Nakata E., Morii T.
  • 学会等名: The 38th International Symposium on Nucleic Acid Chemistry
  • 発表場所: 北海道大学(北海道)
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] A Modular Strategy for Assembling Receptors and Sensors from Ribonucleopeptides (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Morii
  • 学会等名: 2nd Asian 3 Round Table on Nucleic Acids
  • 発表場所: Wuhan (China)(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-15
• [学会発表] A Modular Strategy for Tailoring Functional Ribonucleopeptides (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Morii
  • 学会等名: Bioorganic Chemistry Gordon Research Conference
  • 発表場所: Andover (USA)(招待講演)
  • 年月日: 2011-06-13
• [学会発表] Modular Functionalization of Ribonucleopeptide AssembliesModular Functionalization of Ribonucleopeptide Assemblies (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Morii
  • 学会等名: The seminar at School of Physical & Mathematical Sciences, Nanyang Technological University
  • 発表場所: Singapore (Singapore)(招待講演)
  • 年月日: 2011-04-13
• [図書] 第6章機能性RNA-タンパク質複合体,核酸化学のニュートレンドDNA/RNAの新たな可能性を拓く (2011)
  • 著者名/発表者名: 森井孝
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 化学同人
• [備考]
  • URL: http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/english/soshiki/biofunctional.html
• [産業財産権] RNA高精度検出用蛍光プローブ (2011)
  • 発明者名: 森井孝、中田栄司、松本桂彦
  • 権利者名: 国立大学法人京都大学
  • 産業財産権番号: 2011-244709
  • 出願年月日: 2011-11-08