結合蛋白質によるテロメア長制御の構造基盤の解明と癌治療に向けたデコイ法の試み

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18011008
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 片平 正人 Yokohama City University, 国際総合科学研究科, 教授 (70211844)
• Keywords: hnRNP A1 / テロメア / テロメレース / 複合体 / NMR / 立体構造 / 癌

Research Abstract

hnRNPA1タンパク質(以下A1)はテロメア配列のDNA及びRNAに結合する。A1は2つの核酸結合ドメインBD1とBD2を有する。A1がこの2つのドメインを介して,テロメアDNAとテロメアの構成成分であるテロメレースRNAと同時に相互作用して形成される3者複合体に関して,生化学的及び構造生物学的な解析を行なった。まずA1がテロメレースRNAの部分配列(15-mer)と特異的に結合する事をゲルシフト法によって示す事ができた。450ヌクレオチドからなるテロメレースRNAにA1が結合する事は既に示されていたが,結合サイトを15ヌクレオチドに限局し,結合の特異性を確認できたのは今回が初めてである。次にA1が,テロメレースRNAとテロメアDNAの両方と同時に結合して3者複合体を形成する事を,ゲルシフト法によって示す事ができた。
3者複合体の形成様式を,NMR法によってより詳細に解析した。テロメアDNAへの結合は主にBD1中の残基が担っているが,BD2中の残基による寄与もある事が分かった。一方テロメレースRNAへの結合は主にBD2中の残基が 担っているが,BD1中の残基による寄与もある事が分かった。3者複合体が形成される事によって,結果的にテロメレースがテロメアDNAの所にリクルートされる事になる。上記のアミノ酸レベルでの情報に基づいて,このリクルートの現場に関する構造モデルを構築する事ができた。A1がテロメレースの活性を上昇させる事を我々は既に示してきた。これはA1によるリクルートと,A1によるテロメアDNAの4重鎖構造のアンフォールドによるものと考えられる。今回リクルート効果に関する構造基盤が得られた。今後これを阻害する低分子化合物ないしはデコイ(おとり)核酸をデザインする事で,テロメレースの活性の抑制ひいては癌の抑制に向けた進展が期待できる。

Research Products

• [Journal Article] Unexpected A-form formation of 4'-thioDNA in solution,revealed by NMR,and the implications as to the mechanism of nuclease-resistance (2008)
  • Author(s): Matsugami, A., Ohyama, T., Inada, M., Inoue, N., Minakawa, N., Matsuda, A., Katahira, M.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res 36 Pages: 1805-1812
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure of human telomeric DNA under physiological ionic conditions stabilized by proper incorporation of 8-bromoguanosines,as determined by NMR (2007)
  • Author(s): Matsugami, M., Xu, Y., Noguchi, Y., Sugiyama, H. and Katahira, M.
  • Journal Title: FEBS J. 274 Pages: 3545-3556
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural analysis of the fundamental polymer of the sheath constructed by Sphaerotilus natans (2007)
  • Author(s): Takeda, M., Miyanoiri, Y., Nogami, T., Oda, K., Saito, T., Kato, K., Koizumi, J.L., Katahira, M.
  • Journal Title: Biosci.Biotechnol.Biochem 71 Pages: 2992-2998
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interactions with RNA/DNA of proteins involved in the regulation of transcription,translation,translation and telomere elongation (2007)
  • Author(s): Ohyama, T., Furukawa, A., Miyoshi, T., Takada, Y., Ohgara, S., Hiratsuka, K., Imai, T., Okano, H., Nakagama, H., Nagata, T. And Katahira, M.
  • Journal Title: Nucleic Acids Symp.Ser. 51 Pages: 77-78
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure of 4'-thioDNA which exhibits endonuclease resistance (2007)
  • Author(s): Matsugami A., Ohyama, T., Inada, M., Inoue, N., Matsuda, A. and Katahira, M.
  • Journal Title: Nucleic Acids Symp.Ser. 51 Pages: 141-142
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The structure of human telomeric DNA and interactions of hnRNP A1/hnRNP D proteins With telomeric DNA (2007)
  • Author(s): Katahira, M.
  • Organizer: International Workshop on perspectives on Stable Isotope Aided NMR Methods for Protein Stuctural Analysis
  • Place of Presentation: Osaka
  • Year and Date: 20070000
• [Presentation] hnRNP A1 タンパク質のアンフオールド効果及びリクルート効果とテロメア長維持との関連 (2007)
  • Author(s): 高田 祐輔
  • Organizer: 第30回日本分子生物会年会・第80回日本生化学会大会.合同大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-14
• [Book] 生物物理学ハンドブック(分担) (2007)
  • Author(s): 片平 正人
  • Total Pages: 109-112
  • Publisher: 朝倉書店
• [Book] 生命科学のための機器分析実験ハンドブック(分担) (2007)
  • Author(s): 大山 貴子、松上 明正、片平 正人
  • Total Pages: 24-26
  • Publisher: 羊土社