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2014 年度 実績報告書

青色光受容タンパク質によるDNA修復機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25870400
研究機関大阪大学

研究代表者

山元 淳平  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (90571084)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードDNA修復 / 光反応 / 酵素反応機構
研究実績の概要

環境光が引き起こす生体反応の中でも、紫外線によって生じたDNA損傷を青色光依存的に修復できる(6-4)光回復酵素の詳細な分子メカニズムは依然明らかとなっていない。そこで、アフリカツメカエル由来(6-4)光回復酵素において、基質認識および修復反応に関与することが予想されるアミノ酸側鎖について、そのアラニン変異体を作成し、in vivoおよびin vitroにおける上記アミノ酸側鎖の寄与を調べた。
まず、基質認識に関与する重要なアミノ酸側鎖を発見した。このアミノ酸側鎖はクリプトクロム/光回復酵素ファミリーに広く保存されているものの、CPD光回復酵素のそれとは役割が異なっており、(6-4)光回復酵素特有の認識様式がこのアミノ酸側鎖によって成されている可能性が示唆された。
また、修復反応に必須であることが知られているアミノ酸側鎖の他、同様に反応に寄与するアミノ酸側鎖を発見した。非常に興味深いことに、従来より必須であることが知られているアミノ酸側鎖変異体のin vitro修復反応を詳細に解析したところ、電子移動後の挙動に大きな違いがあることがわかった。また、申請者が提唱する2光子DNA修復反応に鑑みて、励起光子束密度が非常に高い状態で上記変異体の修復反応効率を調べたところ、修復しないとされていたアミノ酸変異体でも修復反応が進行することを見出した。反応量子収率は500分の1程度まで低減したものの、この結果は修復反応分子メカニズムの全容解明に非常に重要なことを示唆していると考えている。
なお、上記基質認識の内容に関しては、現在論文作成中である。修復反応の内容については、野生型と変異型の両方の反応を網羅する反応機構を描く結果までは得られておらず、今後さらなる研究が必要となる。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Analysis of structural flexibility of damaged DNA using thiol-tethered oligonucleotide duplexes2015

    • 著者名/発表者名
      Masashi Fujita, Shun Watanabe, Mariko Yoshizawa, Junpei Yamamoto, and Shigenori Iwai
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 10 ページ: e0117798

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0117798

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] FTIR study of CPD photolyase with substrate in single strand DNA2015

    • 著者名/発表者名
      I M. Mahaputra Wijaya, Tatsuya Iwata, Junpei Yamamoto, Kenichi Hitomi, Shigenori Iwai, Elizabeth D. Getzoff, and Hideki Kandori
    • 雑誌名

      Biophysics

      巻: 11 ページ: 39-45

    • DOI

      10.2142/biophysics.11.39

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deformable nature of various damaged DNA duplexes estimated by an electrochemical analysis on electrodes2014

    • 著者名/発表者名
      J. Chiba, S. Aoki, J. Yamamoto, S. Iwai, and M. Inouye
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 50 ページ: 11126-11128

    • DOI

      10.1039/c4cc04513k

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flavin adenine dinucleotide chromophore charge controls the conformation of cyclobutane pyrimidine dimer photolyase alfa-helices2014

    • 著者名/発表者名
      I M. Mahaputra Wijaya, Tatsuya Iwata, Junpei Yamamoto, Kenichi Hitomi, Shigenori Iwai, Elizabeth D. Getzoff, John T. M. Kennis, Tilo Mathes, and Hideki Kandori
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 53 ページ: 5864-5875

    • DOI

      10.1021/bi500638b

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Synthesis of oligonucleotides containing chain-terminating antiviral drugs and their use in biochemical analysis2014

    • 著者名/発表者名
      Junpei Yamamoto and Shigenori Iwai
    • 学会等名
      The 41th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 年月日
      2014-11-05 – 2014-11-07
  • [学会発表] Molecular mechanism of the two photon DNA repair by the (6-4) photolyase2014

    • 著者名/発表者名
      山元淳平、清水幸平、藤原智子、藤堂剛、Pascal Plaza、Klaus Brettel、岩井成憲
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 招待講演
  • [学会発表] 抗ウイルス剤を末端に含むオリゴヌクレオチドの化学合成とそれを用いた生化学解析2014

    • 著者名/発表者名
      山元淳平、岩井成憲
    • 学会等名
      第8回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
  • [学会発表] 紫外線損傷DNAの化学合成及びその修復反応・変異機構解析2014

    • 著者名/発表者名
      山元淳平
    • 学会等名
      変異機構研究会 第27回夏の学校
    • 発表場所
      愛知県小牧勤労センター
    • 年月日
      2014-06-21 – 2014-06-22
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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