NMRを用いた紫外線損傷DNA修復機構の構造生物学的解析

使用 NMR 对紫外线损伤 DNA 修复机制进行结构生物学分析

• 批准号: 18011001
• 负责人: 寺沢 宏明
• 金额: $ 7.62万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18011001/
• 关键词: 紫外線損傷DNA; 光修復酵素; CPD; CPD-photolyase; (6-4) photolyase; NMR; 高熱菌; 第二補酵素; (6-4)photolyase

生体に紫外線を照射すると、細胞内のDNAが損傷を受ける。損傷塩基は複製・転写時に変異を誘発し、細胞死やがん化の原因になる。生体には光を用いて紫外線損傷DNAを修復する酵素が存在する。その修復機構を解明し、修復効率を飛躍的に高めることが出来れば、損傷DNA治療によるがん化の予防という実用的な応用も可能となる。本研究は、代表的な紫外線損傷DNAであるシクロブタンピリミジンダイマー(CPD)の光修復酵素であるCPD-photolyaseによる認識・修復機構を原子レベルで解明し、さらに、高い修復効率を有する分子を創製すること、および、もう1つの代表的な光損傷DNAである(6-4)photoproductとその修復酵素である(6-4)photolyaseについても、認識・修復機構を明らかにすることを目的とする。平成19年度は、(6-4)photolyaseの分子内運動と修復活性の相関を、NMR法を用いて解析した。異なる化学シフトを持つ複数の状態をマイクロ秒〜ミリ秒の時定数で交換している原子のNMRシグナルは、交換により横緩和速度が増大する。この交換による横緩和速度の増大は、スピンエコー実験により選択的に観測することが可能である。そこで、(6-4)photolyaseの反応部位に存在する原子のNMRシグナルのスピンエコー実験を行うことにより、(6-4)photoproductとoxetane中間体の交換を検出することを試みた。その結果、活性に重要と考えられるヒスチジン残基近傍において部位特異的な分子内運動が検出された。このことは、(6-4)photoproduct修復に必須である中間体の生成に寄与することが示唆される。

当紫外线被活体照射时，细胞中的DNA会受损。损坏碱会在复制和转录过程中诱导突变，从而导致细胞死亡和癌症。有一种酶使用光利用光修复紫外线DNA。如果可以阐明恢复机制，并且可以显着提高修复效率，则可以使用实际应用通过损坏的DNA处理来预防癌症。这项研究阐明了CPD-Photolyase（一种典型的紫外线损伤DNA，在原子水平上）CPD-Photolyase（CPD-Photolyase（CPD）的光源酶，并创建具有更高修复效率的分子。其他典型的照相DNA（6-4）和恢复酶（6-4）的识别和恢复机制，重新溶解酶。在2007年，使用NMR方法分析了（6-4）分子运动和修复活性之间的相关性。原子的NMR信号被固定数量的微秒毫秒到毫秒替换为毫秒的化学移位，可通过更换来增加水平降低速度。通过自旋OCOH实验可以选择性地观察到通过这种替换的水平降低速度的提高。因此，（6-4）我试图通过在光溶解酶反应位点进行NMR信号脊柱实验来检测（6-4）光产物和氧烷中间替换。结果，在组氨酸残基附近检测到了特异性的内部分子运动，这对活动很重要。这表明（6-4）有助于产生中间体，这对于修复光生至关重要。

项目成果

Identification and characterization of the slow-exchanging pH-dependent conformational rearrangement in KcsA.

KcsA 中缓慢交换 pH 依赖性构象重排的鉴定和表征。

• 发表时间: 2007
• 期刊: J Biol Chem. (In press)
• 作者: Aravin;A.(7名);Kuramochi-Miyagawa;S.;Nakano;T.(6);Tuschl,T;Addy C.;Takeuchi K.
• 通讯作者: Takeuchi K.

Pairwise NMR experiments for the determination of protein backbone dihedral angle Phi based on cross-correlated spin relaxation.

基于互相关自旋弛豫确定蛋白质主链二面角 Phi 的成对 NMR 实验。

• 发表时间: 2007
• 期刊: J.Biomol.NMR 37
• 作者: Saetre;Rune;Kazuhiro Yoshida;Makoto Miwa;Takuya Matsuzaki;Yoshinobu Kano;Junichi Tsujii.;Takahashi H. et al.
• 通讯作者: Takahashi H. et al.

NMR analysis of ligand molecules that weakly bind to target molecules

与目标分子弱结合的配体分子的 NMR 分析

• 发表时间: 2007
• 期刊: Tanpakushitsu Kakusan Koso. 52
• 作者: Takahashi H.;et. al.
• 通讯作者: et. al.