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2016 Fiscal Year Annual Research Report

DNA変換酵素のスライディングと共役した酵素活性機構の動的構造基盤の解明

Publicly Offered Research

Project AreaNovel measurement techniques for visualizing 'live' protein molecules at work
Project/Area Number 15H01634
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

永田 崇  京都大学, エネルギー理工学研究所, 准教授 (10415250)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
KeywordsNMR / APOBEC / 実時間計測 / 脱アミノ化 / AFM
Outline of Annual Research Achievements

今年度はまず、がんの原因変異を引き起こすシチジン脱アミノ化酵素APOBEC3B(A3B)について、NMR実時間解析を行った。A3Bは一本鎖DNA(ssDNA)に含まれるTC配列を脱アミノ化してTU配列に変換する。今回、A3Bは短いssDNAに含まれるTC配列に対して高い活性を示すこと、また長いssDNAにおいては、末端領域よりも中心領域に含まれるTC配列に対して高い活性を示すこと等を明らかにした。これらの性質は、同じAPOBECファミリーの抗HIV1因子APOBEC3G(A3G)の性質とは大きく異なる。A3Gは長いssDNAに含まれるシチジンに対して高い活性を示すとともに、シチジンの位置依存性に関しては3’→5’極性を有することを、我々は明らかにして来た。A3Bについて得られた新しい知見について論文を作成し、海外学術誌に投稿した。今後は高速AFM観察により、A3BとA3Gの異なる機能発現機構を明らかにする。
一方昨年度は、A3GがssDNA上をスライディングする姿を高速AFMで観察することを試みて、問題点と改善の指針を得ていた。今年度はそれを踏まえて、ssDNAの向きを決められる系を構築するとともに、ssDNAが比較的弱く固定化出来る条件を検討した。前者により、A3GがssDNA上を動く際の向きを知ることができ、後者により、ssDNAの固定化が及ぼすA3Gの動きへの影響を抑えることが出来る。領域内共同研究により更なる条件検討を進めている。
新たにはじめた核酸のin-cell NMRについては、ヒト培養細胞に導入した核酸のNMRスペクトルを世界に先駆けて得ることに成功していた。今年度は、細胞内環境、疑似細胞内環境及び試験管内環境における核酸のスペクトルを比較した。異なる環境への感受性は核酸配列または構造により異なることがわかった。現在論文作成と追加実験を進めている。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (39 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (34 results) (of which Int'l Joint Research: 16 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] National Institute of Health/Kansas State University/UCSF(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      National Institute of Health/Kansas State University/UCSF
    • # of Other Institutions
      1
  • [Int'l Joint Research] ETH(Switzerland)

    • Country Name
      Switzerland
    • Counterpart Institution
      ETH
  • [Int'l Joint Research] Universite Laval(Canada)

    • Country Name
      Canada
    • Counterpart Institution
      Universite Laval
  • [Journal Article] Molecular Landscape of the Ribosome Pre-initiation Complex during mRNA Scanning: Structural Role for eIF3c and Its Control by eIF52017

    • Author(s)
      Obayashi E, Luna RE, Nagata T, Martin-Marcos P, Hiraishi H, Singh CR, Erzberger JP, Zhang F, Arthanari H, Morris J, Pellarin R, Moore C, Harmon I, Papadopoulos E, Yoshida H, Nasr ML, Unzai S, Thompson B, Aube E, Hustak S, Stengel F, Dagraca E, Ananbandam A, Gao P, Urano T, Hinnebusch AG, Wagner G, Asano K.
    • Journal Title

      Cell Report

      Volume: 18 Pages: 2651-2663

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2017.02.052

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Structure, Dynamics, and Interaction of p54(nrb)/NonO RRM1 with 5' Splice Site RNA Sequence2016

    • Author(s)
      Duvignaud JB, Bedard M, Nagata T, Muto Y, Yokoyama S, Gagne; SM, Vincent M.
    • Journal Title

      Biochemistry

      Volume: 55 Pages: 2553-2566

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.5b01240

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Characterization of Glutathione-Dependent Enzymes from White Rot Fungi2017

    • Author(s)
      Wan Hasnidah Wan Osman, Meng-I Lin, Keiko Kondo, Takashi Nagata, Masato Katahira
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度京都大会
    • Place of Presentation
      ウェスティン都ホテル京都(京都市)
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] Heterologous expression of the ligninolytic enzymes from wood rotting fungi and analysis of peroxidase activity, lignin model degradation, and homologous modeling2017

    • Author(s)
      Meng-I Lin, Keiko Kondo, Takashi Nagata, Masato Katahira
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度京都大会
    • Place of Presentation
      ウェスティン都ホテル京都(京都市)
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] リグノセルロースの糖-リグニン複合体とその酵素反応の解析2017

    • Author(s)
      西村 裕志,左近 静香, Jenny Arnling Baath, Amanda Ristinmaa, Johanna Nilsson, Gunnar Westman, Lisbeth Olsson, 永田 一真, 永田 崇, 片平 正人, 渡辺 隆司
    • Organizer
      第67回日本木材学会大会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡市)
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [Presentation] 安定同位体標識法を用いたセルラーゼ糖質結合モジュールとリグニン間相互作用のNMRによる解析2017

    • Author(s)
      徳永有希、大城理志、永田崇、近藤敬子、西村裕志、片平正人、渡辺隆司
    • Organizer
      第67回日本木材学会大会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡市)
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [Presentation] Characterization of the deamination activity of APOBEC3B by real-time NMR, which is distinct from that of APOBEC3G2017

    • Author(s)
      Li Wan, Takashi Nagata, Ryo Morishita, Akifumi Takaori-Kondo, Masato Katahira
    • Organizer
      7th Asia-Pacific NMR Symposium
    • Place of Presentation
      Indian Institute of Science (Bangalore)
    • Year and Date
      2017-02-16 – 2017-02-19
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sliding and intersegmental transfer along DNA enhance the enzymatic activity of APOBEC3G as revealed by real-time NMR monitoring methods2017

    • Author(s)
      Keisuke Kamba, Takashi Nagata, Masato Katahira
    • Organizer
      7th Asia-Pacific NMR Symposium
    • Place of Presentation
      Indian Institute of Science (Bangalore)
    • Year and Date
      2017-02-16 – 2017-02-19
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] NMR study for the recognition of non-coding RNA and DNA by TLS/FUS, a key regulator of the transcriptional repression by cyclin D1 and telomere2017

    • Author(s)
      K. Kondo, T. Mashima, T. Oyoshi, R. Yoneda, R. Kurokawa, T. Nagata, M. Katahira
    • Organizer
      International Symposium for NMR of Nucleic Acids
    • Place of Presentation
      Gyeongsang National Univ. (Korea)
    • Year and Date
      2017-01-17 – 2017-01-17
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of K+-responsive RNA aptamer and ribozyme, and in-cell NMR of nucleic acids in human cells2017

    • Author(s)
      Y. Yamaoki, A. Kiyoishi, T. Mashima, F. Kano, M. Murata, T. Nagata, M. Katahira
    • Organizer
      International Symposium for NMR of Nucleic Acids
    • Place of Presentation
      Gyeongsang National Univ. (Korea)
    • Year and Date
      2017-01-17 – 2017-01-17
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] リアルタイムNMRモニタリング法による酵素反応の定量解析及びヒト抗ウイルス因子APOBEC3Gの脱アミノ化機構の解明2017

    • Author(s)
      神庭圭佑、永田崇、片平正人
    • Organizer
      定量生物学の会年会
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター(岡崎)
    • Year and Date
      2017-01-05 – 2017-01-09
  • [Presentation] プリオンタンパク質とプリオンタンパク質を標的とするRNA分子のAβ線維化への影響2016

    • Author(s)
      飯田 真美子, 真嶋 司, 山置 佑大, 永田 崇, 片平正人
    • Organizer
      第54回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(つくば市)
    • Year and Date
      2016-11-25 – 2016-11-27
  • [Presentation] スライディングとストランド間移動を用いたヒト抗ウイルス因子APOBEC3Gの高効率なDNA配列探索:実時間NMRによる新知見2016

    • Author(s)
      神庭 圭佑、永田 崇、片平 正人
    • Organizer
      第54回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(つくば市)
    • Year and Date
      2016-11-25 – 2016-11-27
  • [Presentation] 非コードRNAと結合してcyclin D1転写を抑制するTLS/FUSのRNA認識機構の構造学的基盤2016

    • Author(s)
      真嶋司, 小澤 駿介, 近藤 敬子, Nesreen Hamad, 米田竜馬, 黒川 理樹, 永田崇, 片平 正人
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      シフィコ横浜(横浜市)
    • Year and Date
      2016-11-25 – 2016-11-27
  • [Presentation] Characterization of the deamination activity of APOBEC3B by real-time NMR, which is distinct from that of APOBEC3G2016

    • Author(s)
      Li Wan, Takashi Nagata, Ryo Morishita, Akifumi Takaori-Kondo, Masato Katahira
    • Organizer
      第54回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(つくば市)
    • Year and Date
      2016-11-25 – 2016-11-27
  • [Presentation] 深層学習に支援されたNMRシグナルの自動解析2016

    • Author(s)
      小林直宏、服部良一、永田崇、児嶋長次郎、藤原敏道
    • Organizer
      第55回NMR討論会
    • Place of Presentation
      広島国際会議場(広島市)
    • Year and Date
      2016-11-16 – 2016-11-18
  • [Presentation] Cyclin D1遺伝子転写制御やテロメア長制御に関わるTLS/FUSタンパク質と非コード核酸間の相互作用のNMR法による解析2016

    • Author(s)
      近藤 敬子, 真嶋 司, 大吉 崇文, 米田 竜馬, 黒川 理樹, 永田 崇, 片平 正人
    • Organizer
      第55回NMR討論会
    • Place of Presentation
      広島国際会議場(広島市)
    • Year and Date
      2016-11-16 – 2016-11-18
  • [Presentation] 木質バイオマスにおける超分子構造とステレオ選択的な酵素反応及び核酸のin-cell NMR2016

    • Author(s)
      山置佑大,永田一真、清石彩華、西村裕志、加納ふみ、村田昌之、大田ゆかり、渡辺隆司、永田崇、片平正人
    • Organizer
      第55回NMR討論会
    • Place of Presentation
      広島国際会議場(広島市)
    • Year and Date
      2016-11-16 – 2016-11-18
  • [Presentation] Heterologous expression and structure-activity relationship analysis of the oxidative enzymes from wood rotting fungi that are involved in lignocellulose degradation2016

    • Author(s)
      Meng-I Lin, Keiko Kondo, Takashi Nagata, Masato Katahira
    • Organizer
      第61回リグニン討論会
    • Place of Presentation
      京都大学(宇治市)
    • Year and Date
      2016-10-27 – 2016-10-28
  • [Presentation] リグノセルロースバイオリファイナリーのためのリグニン・ペプチド間相互作用解析2016

    • Author(s)
      山口亜佐子、末富高志、大城理志、徳永有希、西村裕志、永田崇、真嶋司、 片平正人、磯﨑勝弘、高谷光、中村正治、渡辺隆司
    • Organizer
      第61回リグニン討論会
    • Place of Presentation
      京都大学(宇治市)
    • Year and Date
      2016-10-27 – 2016-10-28
  • [Presentation] 海洋性細菌に由来するリグニンβ-O-4還元開裂酵素GST4の解析2016

    • Author(s)
      嶋根康弘、前田亜鈴悠、塩谷美夏、黒澤佳奈子、市川淳子、 布浦拓郎、山置佑大、永田崇、片平正人、高谷光、 吉田亮太、中村正治、渡辺隆司、大田ゆかり
    • Organizer
      第61回リグニン討論会
    • Place of Presentation
      京都大学(宇治市)
    • Year and Date
      2016-10-27 – 2016-10-28
  • [Presentation] Investigation of the interactions between eukaryotic initiation factors implicated during ribosomal scanning and start codon recognition2016

    • Author(s)
      Takashi Nagata
    • Organizer
      The 42nd Naito Conference on “In the Vanguard of Structural Biology: Revolutionizing Life Sciences”
    • Place of Presentation
      シャトレーゼカトーキングダム(札幌市)
    • Year and Date
      2016-10-04 – 2016-10-07
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Non-coding RNA/DNA recognition by TLS/FUS that causes repression of cyclin D1 transcription and telomere elongation2016

    • Author(s)
      Kondo, K., Mashima, T., Oyoshi, T., Yoneda, R., Kurokawa, R., Nagata, T. and Katahira, M.
    • Organizer
      The 43rd International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
    • Place of Presentation
      熊本大学(熊本市)
    • Year and Date
      2016-09-27 – 2016-09-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Invention of K+-responsive Tat-binding RNA aptamer and hammerhead ribozyme, and in-cell NMR of nucleic acids2016

    • Author(s)
      Yudai Yamaoki, Ayaka Kiyoishi, Tsukasa Mashima, Fumi Kano, Masayuki Murata, Takashi Nagata, Masato Katahira
    • Organizer
      The 43rd International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
    • Place of Presentation
      熊本大学(熊本市)
    • Year and Date
      2016-09-27 – 2016-09-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] カリウムイオン応答性Tat結合RNAアプタマーおよびハンマーヘッドリボザイムの創製およびin-cell NMR法による細胞内核酸の観測2016

    • Author(s)
      山置 佑大, 清石 彩華, 真嶋 司, 加納 ふみ, 村田 昌之, 永田 崇, 片平 正人
    • Organizer
      第10回バイオ関連化学シンポジウム、第31回生体機能関連化学シンポジウム、第19回バイオテクノロジー部会シンポジウム
    • Place of Presentation
      石川県立音楽堂(金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-07 – 2016-09-09
  • [Presentation] Development of artificial RNA and artificial peptide to control gene expression by using NMR2016

    • Author(s)
      Yumi Takeda, Takashi Nagata, Ryo Amano, Yusuke Nomura, Kazuo Harada, Colin A. Smith, Masato Katahira, Taiichi Sakamoto
    • Organizer
      The 7th International Symposium of Advanced Energy Science
    • Place of Presentation
      京都大学(宇治市)
    • Year and Date
      2016-09-05 – 2016-09-07
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Low-cost degradation of azo dyes using the GRP-tagged azoreductase combined with NADPH regeneration enzymes immobilized on the curdlan sheet2016

    • Author(s)
      Masataka Horiuchi, Yasuhiko Suzuki, Masanori Ochiai, Takashi Nagata, Masato Katahira
    • Organizer
      The 7th International Symposium of Advanced Energy Science
    • Place of Presentation
      京都大学(宇治市)
    • Year and Date
      2016-09-05 – 2016-09-07
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Structural study of RNA aptamer and peptide that potently perturb the function of intrinsically disordered proteins related to disease2016

    • Author(s)
      Takashi Nagata
    • Organizer
      The 5th International Symposium on Drug Discovery and Design by NMR
    • Place of Presentation
      理化学研究所横浜キャンパス(横浜市)
    • Year and Date
      2016-08-29 – 2016-08-30
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Accurate and molecular-size-tolerant NMR quantitation of diverse compounds, and real-time monitoring of enzymatic reaction2016

    • Author(s)
      Okamura, H., Kamba, K., Nishimura, H., Kigawa, T., Watanabe, T., Nagata, T., Katahira, M.
    • Organizer
      The XXVIIth International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都市)
    • Year and Date
      2016-08-21 – 2016-08-26
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] K+-responsive Activation of Ribozyme System via Structural Transition from Duplex to Dual-quadruplex Requiring no Heating and Cooling Treatment2016

    • Author(s)
      Yudai Yamaoki, Takashi Nagata, Tsukasa Mashima, Masato Katahira
    • Organizer
      The XXVIIth International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都市)
    • Year and Date
      2016-08-21 – 2016-08-26
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] NMR analysis of the recognition of non-coding RNA and DNA by TLS/FUS which causes transcriptional repression of cyclin D1 and telomere shortening2016

    • Author(s)
      Tsukasa Mashima, Keiko Kondo, Takanori Oyoshi, Ryoma Yoneda, Riki Kurokawa, Takashi Nagata, Masato Katahira
    • Organizer
      The RNA Society of Japan 18th Annual Meeting AND The 21st Annual Meeting of the RNA Society
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都市)
    • Year and Date
      2016-06-28 – 2016-07-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Binding properties of high-affinity RNA aptamers against AML1 Runt domain2016

    • Author(s)
      Ryo Amano, Kenta Takada, Yoichiro Tanaka, Takashi Nagata, Masato Katahira, Yoshikazu Nakamura, Tomoko Kozu, Taiichi Sakamoto
    • Organizer
      The RNA Society of Japan 18th Annual Meeting AND The 21st Annual Meeting of the RNA Society
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都市)
    • Year and Date
      2016-06-28 – 2016-07-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] K+-responsive activation of dual-quadruplex forming ribozyme system requiring no heating and cooling treatment2016

    • Author(s)
      Yudai Yamaoki, Tsukasa Mashima, Takashi Nagata, Masato Katahira
    • Organizer
      The RNA Society of Japan 18th Annual Meeting AND The 21st Annual Meeting of the RNA Society
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都市)
    • Year and Date
      2016-06-28 – 2016-07-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analysis of molecular interaction of peptides with lignin for lignocellulosic biorefinery2016

    • Author(s)
      Watanabe, T., Yamaguchi, A., Oshiro, S., Suetomi, T., Nishimura, H., Nagata, T., Mashima, T., Katahira, M., Isozaki, K., Takaya, H. and Nakamura, M.
    • Organizer
      4th Symposium on Biotechnology applied to Lignocelluloses
    • Place of Presentation
      CSIC downtown Campus (Madrid)
    • Year and Date
      2016-06-19 – 2016-06-22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cyclin D1転写抑制を担う TLS/FUS タンパク質と非コード RNA の相互作用の NMR 法による解析2016

    • Author(s)
      真嶋司, 小澤 駿介, 近藤 敬子, 永田崇, 黒川 理樹, 片平 正人
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡市)
    • Year and Date
      2016-06-07 – 2016-06-09
  • [Presentation] プリオン蛋白質とそれを標的とする RNA 分子の A β線維化への影響2016

    • Author(s)
      飯田 真美子, 真嶋 司, 山置 佑大, 永田 崇, 片平正人
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡市)
    • Year and Date
      2016-06-07 – 2016-06-09

URL: 

Published: 2018-01-16   Modified: 2022-01-28  

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