Drug design based on the complex structure of HIV-Tat and its RNA aptamer

基于HIV-Tat及其RNA适体复杂结构的药物设计

基本信息

  • 批准号:
    12470487
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5.38万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2000 至 2002
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

An RNA aptamer containing two binding sites exhibits extremely high affinity to the HIV Tat protein. We have now determined the structure of the aptamer complexed with argininamide, the simplest analogue of the Tat protein, by NMR. We found that two argininamide molecules bind per aptamer. Two adjacent U : A : U base triples were formed, which widens the major groove to make space for the two argininamide molecules. The argininamide molecules bound to the G bases through hydrogen bonds. The binding is stabilized through stacking interactions.The structure of the aptamer complexed with a Tat-derived argmine-rich peptide was also characterized. The Tat-derived peptide bound to the aptamer in a 1: 1 molar ratio. In spite of the difference in stoichiometry, similarity was noted between the argininamide- and peptide-bound forms of the aptamer in chemical shift perturbations of the aptamer upon complex formation and intermolecular contacts. These results suggest that two different arginine residues of the peptide interact with the two binding sites of the aptamer in the same way as two argininamide molecules do. Simultaneous interactions of the aptamer with two arginine residues of Tat could explain its high affinity compared to the authentic TAR RNA. The formation of the two adjacent base triples makes the simultaneous interactions possible by creating space for the accommodation of two arginine residues and linking residues of Tat, and also contributes to the stabilization of the binding through stacking interactions.The elucidated structure of the aptamer gives clues to rationally design a new aptamer that exhibits even higher affinity to Tat. The way to design a new aptamer with a less side effect is also provided by the elucidated structure.
包含两个结合位点的RNA适体对HIV TAT蛋白表现出极高的亲和力。现在,我们已经确定了NMR与Argininamide(TAT蛋白的最简单类似物)复合的适体的结构。我们发现两个精氨酸分子每个适体结合。形成了两个相邻的u:a:u碱基三元,这扩大了主要的凹槽,以腾出两个精氨酸分子的空间。精氨酸分子通过氢键结合到G碱基。结合通过堆叠相互作用稳定。适体的结构与富含TAT的富含Argmine的肽复合在一起。 TAT衍生的肽以1:1摩尔比结合到适体。尽管化学计量学的差异差异,但在复合物形成和分子间接触时,在适体的化学移动扰动中,精氨酸胺和肽结合的适体的形式之间存在相似性。这些结果表明,肽的两个不同的精氨酸残基与适体的两个结合位点相互作用,其方式与两个精氨酸分子相同。与真实的Tar RNA相比,适体与两个精氨酸残基的同时相互作用可以解释其高亲和力。两个相邻的基本三元组的形成使同时相互作用通过为可容纳两个精氨酸残基和将TAT的残基链接起来的空间而成为可能,并且还有助于通过堆叠相互作用稳定结合的稳定。Aptamer的阐明结构为Aptamer提供了线索,从而使其在更高的Aptamer上设计了更高的Achamer,该恰当的aptamer均具有更高的亲密关系。阐明结构还提供了设计具有较小副作用的新适体的方法。

项目成果

期刊论文数量(136)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A.Matsugami, K.Ouhashi, M.Kanagawa, H.Liu, M.Kanagawa, S.Uesugi, M.Katahira: "New quadruplex structure of GGA triplet repeat DNA -an intramolecular quadruplex composed of a G:G:G:G tetrad and a G(:A):G(:A):G(:A):G heptad, and its dimerization"Nucleic Acid
A.Matsugami、K.Ouhashi、M.Kanagawa、H.Liu、M.Kanagawa、S.Uesugi、M.Katahira:“GGA 三联体重复 DNA 的新四联体结构 - 由 G:G:G 组成的分子内四联体:
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  • 期刊:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Matsugami, A.: "New quadruplex structure of GGA triplet repeat DNA -An intramolecular quadruplex composed of a G:G:G:G Tetrad and a G(:A): G(:A): G(:A):G neptad, and its dimerization"Nucleic Acids Res. Suppl.. 1. 271-272 (2001)
Matsugami, A.:“GGA 三联体重复 DNA 的新四链体结构 - 由 G:G:G:G 四联体和 G(:A): G(:A): G(:A):G 组成的分子内四链体
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
片平正人: "テロメア配列DNA/RNA結合タンパク質hnRNP D0の立体構造と核酸構造遷移能"生物物理. 40(5). 326-330 (2000)
Masato Katahira:“端粒序列DNA/RNA结合蛋白hnRNP D0的三级结构和核酸结构转换能力”生物物理学40(5)(2000)。
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
片平正人(分担): "日本分光学会測定法シリーズ NMR分光法"学会出版センター. 269 (2003)
Masato Katahira(撰稿人):“日本分光学会测量方法系列NMR光谱”学会出版中心269(2003)。
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    0
  • 作者:
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Liu, H.: "NMR study of a novel RNA quadruples structure"Nucleic Acids Symp. Sen. 44. 65-66 (2000)
Liu, H.:“新型 RNA 四联体结构的核磁共振研究”核酸症状。
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