SARS-CoV2のタンパク質Nによる液滴とRNAタンパク質複合体の形成機構

SARS-CoV2蛋白N形成液滴和RNA-蛋白复合物的机制

基本信息

批准号：
21H02438
负责人：
高橋聡
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02438/
关键词：
一分子蛍光分光法新型コロナウイルスヌクレオカプシドタンパク質 SARS-CoV2 Nタンパク質蛍光相関分光法 SARS-Cov2 ヌクレオカプシッドタンパク質N 蛍光顕微鏡観察ヌクレオカプシッドタンパク質

项目摘要

新型コロナウイルスは約3万塩基もの長さを持つRNAをウイルス内にコンパクトにパッキングし、遺伝情報として維持している。ウイルスにおいて、本来不安定なRNAを安定化しコンパクトに収縮させる役割を持つと考えられるのが、Nタンパク質である。今年度も、Nタンパク質と短いRNAが形成する複合体の構造を、一分子蛍光分光法と蛍光相関分光法を用いて調べる研究を継続した。用いた試料は、一本鎖構造を持ち、長さが20塩基、30塩基、40塩基のポリアデニル酸と、ステムループ構造を作る複数のRNA配列である。これらの試料の5'および3'末端を蛍光色素でラベル化し、Nタンパク質を滴定し、試料に引き起こされた構造変化を一分子蛍光分光法により観察した。その結果、これらの試料は、RNAが二次構造を持つかどうかに関わらず、Nタンパク質がRNAに対して高い親和性を持ち、不均一な構造を形成することを見出した。ステムループ構造を作る試料の場合、ステムループがある程度引き伸ばされた構造が形成された。これらの結果は、Nタンパク質がRNAと結合することで非特異的な構造変化を引き起こすことを示している。同じ試料を蛍光色素一つでラベル化し、蛍光相関分光法を用いて解析した結果も、RNAとNの高い親和性を示した。数百ベースを超える長鎖RNAをin vitro転写により合成する方法を確立し、さらに、合成した長鎖RNAに蛍光色素をラベル化する方法を開発した。この試料を用いて、RNAのコンパクト化を調べることを可能とした。

新型冠状病毒将大约 30,000 个 RNA 碱基紧凑地包裹在病毒内部，并将其作为遗传信息保存。在病毒中，N 蛋白被认为具有稳定固有不稳定 RNA 并将其收缩成紧凑尺寸的作用。今年，我们继续研究利用单分子荧光光谱和荧光相关光谱研究N蛋白和短RNA形成的复合物的结构。使用的样品是聚腺苷酸，其具有单链结构，长度为20、30或40个碱基，以及形成茎环结构的多个RNA序列。将这些样品的5'和3'端用荧光染料标记，滴定N蛋白，并通过单分子荧光光谱观察样品中引起的结构变化。结果他们发现，在这些样本中，N蛋白对RNA具有很高的亲和力，并形成异质结构，无论RNA是否具有二级结构。在具有茎环结构的样品的情况下，形成了茎环被一定程度拉伸的结构。这些结果表明 N 蛋白通过与 RNA 结合引起非特异性结构变化。用单一荧光染料标记同一样品并使用荧光相关光谱分析的结果也显示出 RNA 和 N 之间的高亲和力。我们建立了通过体外转录合成数百个碱基以上的长链RNA的方法，并开发了用荧光染料标记合成的长链RNA的方法。使用这个样本，我们能够研究 RNA 的压缩。

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

一分子蛍光測定を目指した SARS-CoV2 の N 蛋白質の精製及びラベル化

用于单分子荧光测量的 SARS-CoV2 N 蛋白的纯化和标记

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
遠藤隼; 伊藤優志; 小井川浩之; 高橋聡
通讯作者：
高橋聡

Quantification of Entropic Excluded Volume Effects Driving Crowding-Induced Collapse and Folding of a Disordered Protein

驱动拥挤诱导的无序蛋白质塌陷和折叠的熵排除体积效应的量化

DOI：
10.1021/acs.jpclett.2c00316
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Rajendran Divya;Mitra Shrutarshi;Oikawa Hiroyuki;Madhurima Kulkarni;Sekhar Ashok;Takahashi Satoshi;Naganathan Athi N.
通讯作者：
Naganathan Athi N.

Single molecule fluorescence investigations on the structure transitions of LAF1- RGG upon the RNA binding and the droplet formation

单分子荧光研究 LAF1-RGG 在 RNA 结合和液滴形成时的结构转变

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kanna Fujita; Michiko Kimura; Hiroto Takahashi; Satoshi Takahashi; Hiroyuki Oikawa
通讯作者：
Hiroyuki Oikawa

Extracellular mRNA transported to the nucleus exerts translation-independent function

细胞外 mRNA 转运至细胞核发挥非翻译依赖性功能

DOI：
10.1038/s41467-021-23969-1
发表时间：
2021-06-16
期刊：
影响因子：
16.6
作者：
Tomita T;Kato M;Mishima T;Matsunaga Y;Sanjo H;Ito KI;Minagawa K;Matsui T;Oikawa H;Takahashi S;Takao T;Iwai N;Mino T;Takeuchi O;Maru Y;Hiratsuka S
通讯作者：
Hiratsuka S

Hyper-mobile water and Raman 2900 cm-1 peak band of water observed around backbone phosphates of double stranded DNA by high-resolution spectroscopies and MD structural feature analysis of water.

通过高分辨率光谱和水的MD结构特征分析，在双链DNA主链磷酸盐周围观察到超流动水和拉曼2900 cm-1峰带。

DOI：
10.1021/acs.jpcb.2c06952
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Makoto Suzuki; Akira Tsuchiko; Yoshiyuki Tanaka; Nobuyuki Matubayasi; George Mogami; Nobuyuki Uozumi;Satoshi Takahashi
通讯作者：
Satoshi Takahashi