アプタマー、Musashi及びhnRNP Dによる遺伝情報発現制御の分子基盤

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14035219
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 片平 正人 横浜国立大学, 大学院・環境情報研究院, 助教授 (70211844)
• Keywords: HIV / アプタマー / 神経分化 / テロメア / テロメラーゼ / 老化 / RNA結合タンパク質 / NMR

Research Abstract

HIVのTatタンパク質に対して高い親和性を示すRNAアプタマーに関し、Tatタンパク質のアナログ分子(アルギニンリッチモチーフ領域の部分ペプチド)との複合体の立体構造を、NMRにより決定した。得られた構造より、高い親和性がもたらされるメカニズムが解明された。さらに遺伝子治療等に応用できる可能性のある、より有用なRNA分子への改変の指針も獲得された。
Musashiタンパク質の2つのRNA結合ドメインに関し、立体構造、ダイナミクス及び表面電荷分布を、NMR及びモデルフリー解析により決定した。この結果、RNAへの結合能が2つのドメインで異なるのは、ダイナミクス及び表面電荷の違いに由来する事が明らかになった。また2つのドメインを連結したものに関しても、標的RNAとの相互作用様式を解析した。その結果、各ドメイン単独の時と同様に連結体においてもβシート上で相互作用を行うが、さらにこれに加えて、ドメインをつなぐリンカー部分でも相互作用がなされている事がわかった。
hnRNP Dタンパク質及び類縁のhnRNP A1タンパク質には、DNAの4重鎖構造をほどいて1本鎖にする活性がある事を、CD及びNMRによる解析より見い出した。そして両タンパク質のこの作用によって、DNAの複製やテロメアの伸長が保障されている事が生化学的実験よりわかった。即ち、両タンパク質には、DNAの構造を正しい姿に整形する、あたかも「DNAシャペロン」の様な活性がある事が見い出された。両タンパク質のDNAシャペロンとしての働きは、創薬に利用できる可能性がある。

Research Products

• [Publications] Tanaka, Y.: "Imino proton NMR analysis of HDV ribozymes : nested double pseudoknot structure and Mg^<2+> ion binding site close to the catalytic core in solution"Nucleic Acids Res.. 30. 766-774 (2002)
• [Publications] Tanaka, Y.: "Cleavage reaction of HDV ribozymes in the presence of Mg^<2+> is accompanied by a conformational change"Genes to Cells. 7. 567-579 (2002)
• [Publications] Fukuda, H.: "Unfolding of quadruplex structure in the G-rich strand of the minisatellite Pc-1 and telomeric repeat by its binding protein MNBP-B/UP1"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99. 12685-12690 (2002)
• [Publications] Liu, H.: "A dimeric RNA quadruplex architecture comprised of two G:G(:A):G:G(:A) hexads, G:G:G:G tetrads and UUUU loops"J. Mol. Biol.. 322. 955-970 (2002)
• [Publications] Liu, H.: "A comparison of the properties and the solution structure for RNA and DNA quadruplexes which contain two GGAGG sequences joined with a tetranucleotide linker"Nucleoside, Nucleotide and Nucleic Acid. 21. 785-801 (2002)
• [Publications] Matsugami, A.: "Unique quadruplex structures of d(GGA)_4 (12-mer) and d(GGA)_8 (24-mer) -direct evidence of the formation of non-canonical base pairs and structural comparison-"Nucleic Acids Res. Suppl.. 2. 49-50 (2002)
• [Publications] Liu, H.: "Quadruplex structures of RNA 14-mer, r(GGAGGUUUUGGAGG) and DNA 14-mer, d(GGAGGTTTTGGAGG)"Nucleic Acids Res. Suppl.. 2. 177-178 (2002)
• [Publications] 片平正人: "GGAトリプレットDNAが形成する特異な高次構造とその生物学的な意義"蛋白質核酸酵素. 47. 139-144 (2002)
• [Publications] 片平正人: "RNA結合タンパク質及び機能性RNAの機能発現メカニズムに立体構造から迫る -hnRNP D(AUF1)、Musashi、Tatアプタマー-"生体の科学. 53. 117-123 (2002)
• [Publications] Matsugami, A.: "Structural basis of the highly efficient trap of an HIV Tat protein by a new RNA aptamer"Structure. (in press). (2003)
• [Publications] Katahira, M.: "Novel DNA and RNA quadruplex structures and their biological significance"J. Mol. Biol.. (in press). (2003)
• [Publications] 片平正人(分担): "NMR分光法"学会出版センター. 269 (2003)