hnRNP D、FMRP及びアプタマーによる遺伝情報発現制御の分子基盤

hnRNP D、FMRP和适体控制遗传信息表达的分子基础

• 批准号: 15030214
• 负责人: 片平 正人
• 金额: $ 4.1万
• 依托单位: Yokohama National 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15030214/
• 关键词: hnRNP; テロメア; テロメラーゼ; 4重鎖; 癌化; 立体構造; NMR; アプタマー; DNAシャペロン; hnRNP D; Tat; RNAアプタマー; Musashi; RNA結合タンパク質; hnRNP; テロメア; テロメラーゼ; 4重鎖; 癌化; 立体構造; NMR; アプタマー; DNAシャペロン; hnRNP D; Tat; RNAアプタマー; Musashi; RNA結合タンパク質

(1)hnRNP Dタンパク質-テロメアDNAテロメア配列DNA d(TTAGGG)とhnRNP Dタンパク質の2つ目の核酸結合ドメイン(BD2)の複合体の構造をNMRにより決定した。BD2はd(TTAGGG)のT2,A3,G4の3残基と主に相互作用していることが分かった。T2の塩基はY244,E253及びK255の側鎖と水素結合を形成していた。A3及びG4の塩基は各々F185及びF227とスタッキング相互作用をしていた。またA3の塩基はA257及びM258と疎水相互作用を、一方G4の塩基はK183の側鎖及びM258の主鎖と水素結合を形成していた。G4に関しては、リン酸基との静電相互作用も見られた。テロメア配列のDNAは生理的なイオン環境下で、容易に4重鎖構造を形成する。hnRNP Dは複合体形成に伴ってこの4重鎖をアンフォールドする事が滴定実験より分かった。この活性を利用してDNAに対する分子シャペロンとして働く事で、hnRNP Dはテロメア伸長を制御している可能性がある。(2)HIV Tatタンパク質-RNAアプタマーTatタンパク質のRNA結合部位の部分ペプチドであるRKKRRを用いRNAアプタマーとの複合体の解析を行った。RKKRRの添加によってRNAアプタマーに大きな構造変化が生じることが分かった。またアルギニンアミドはRNA1分子あたり2分子結合したのに対し、RKKRRはRNAアプタマー1分子あたり1分子のみ結合することが分かった。RNAアプタマーには上下2つのタンパク質結合ドメインがある。RNAとRKKRR間の分子間NOEに基づき、結合様式の概略を決定した。上下の結合ドメインでTatタンパク質の異なる2つのアルギニン残基と同時に結合することで、RNAアプタマーは高い親和性を発揮していると考えられる。

（1）HNRNP D蛋白质 - 核DNA端粒序列DNA D（TTAGGG）和HNRNP D蛋白的HNRNP D蛋白质 - 核DNA端粒序列DNA的第二核酸结合结构域（BD2）的结构由NMR确定。发现BD2主要与D（ttaggg）的三个残基T2，A3和G4相互作用。 T2的碱基与Y244，E253和K255的侧链形成氢键。 A3和G4的碱基与F185和F227分别堆叠了相互作用。 A3的碱基还与A257和M258有疏水相互作用，而G4的碱基与K183的侧链和M258的主链形成氢键。关于G4，还观察到与磷酸组的静电相互作用。端粒序列的DNA很容易在生理离子环境中形成四链体结构。滴定实验表明，HNRNP D通过复杂的形成展开了这四链体。通过利用该活性充当DNA的分子伴侣，HNRNP D可以调节端粒延伸。 （2）使用RKKRR分析了HIV TAT蛋白RNA适体与RNA适体的复合物，RKKRR是TAT蛋白的RNA结合位点的部分肽。发现添加RKKRR会导致RNA适体的重大结构变化。还发现精氨酸酰胺每RNA分子结合两个分子，而RKKRR仅结合每个RNA适体的一个分子。 RNA适体具有两个上和下蛋白结合结构域。根据RNA和RKKRR之间的分子间NOE概述了结合模式。据信，RNA适体通过同时结合上下结合结构域的TAT蛋白中的两个不同的精氨酸残基来表现高亲和力。