核酸結合タンパク質を探す新技術を開発 ―糖代謝の鍵酵素が特殊な核酸構造に結合することを発見―

ad

2026-08-28 東北大学

東北大学などの研究グループは、特殊な核酸構造であるG四重鎖(G4)に結合するタンパク質を効率的に探索する「光触媒近接標識法」を開発した。G4に光触媒を組み込み、光照射によって近傍のタンパク質だけを化学修飾して同定する手法で、従来把握が難しかった核酸―タンパク質相互作用の探索を可能にした。ヒト細胞の核抽出液を用いた解析では、糖代謝の解糖系初期反応を担うヘキソキナーゼ1(HK1)が、通常の二本鎖DNAではなくG4を選択的かつ強く認識することを発見した。HK1とG4の直接的な結合はこれまで報告されておらず、糖代謝酵素と核酸高次構造の新たな関係を示す成果となった。本技術は、G4を含む核酸構造が関与する生命現象の解明や、新規治療標的の発見に役立つことが期待される。

核酸結合タンパク質を探す新技術を開発 ―糖代謝の鍵酵素が特殊な核酸構造に結合することを発見―
図1. 本研究で開発した光触媒近接標識法の概念図

<関連情報>

G四重鎖DNA相互作用タンパク質の同定のための光触媒近接標識法 Photocatalytic proximity labeling for the identification of G-quadruplex DNA-interacting proteins

Ahmed Mostafa Abdelhady,Shinichi Sato,Tatsuki Masuzawa,Keishi Deguchi,Mizuki Oba,Takemaru Sato,Nodoka Mase,Toshifumi Yamanaka,Jamila Abbas Osman,Maho Kato,Keita Nakane,Zhengyi Liu,Kazuki Kuwahara,Satoru Nagatoishi,Kouhei Tsumoto,Fumi Nagatsugi,Takanori Oyoshi & Kazumitsu Onizuka
Communications Chemistry  Published:27 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s42004-026-02170-9

Abstract

DNA–protein interactions play an essential role in fundamental cellular biological processes. Herein, we report a photocatalytic proximity labeling approach for the broad screening of G-quadruplex (G4)-interacting proteins (G4IPs) using human telomere G4 DNA modified with a photocatalyst (Ruthenium complex or BODIPY). We confirmed efficient labeling of unwinding protein 1 (UP1), a model of G4-interacting protein, with 1-methyl-4-arylurazole (MAUra) as a labeling reagent under blue light irradiation. We applied this labeling approach to nuclear extract proteins and identified labeled proteins using quantitative proteomics analysis. Numerous unknown G4 binding protein candidates were identified. Notably, the hexokinase-1 (HK1) protein was identified as a G4IP, and its selective binding toward G4 DNA was confirmed. This finding could be used to highlight the essential subcellular G4-mediated functions of HK1. The proposed labeling approach is a promising tool for investigating the protein interactions of the higher-order structural motifs and functional nucleic acids.

生物化学工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました