黄色ブドウ球菌の染色体複製開始因子DnaAの機能制御

• Project/Area Number: 16689003
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biological pharmacy
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 黒川 健児 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 講師 (80304963)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥29,510,000 (Direct Cost: ¥22,700,000、Indirect Cost: ¥6,810,000); Fiscal Year 2005: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000); Fiscal Year 2004: ¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000)
• Keywords: DNA複製 / グラム陽性菌 / 黄色ブドウ球菌 / DnaAタンパク質 / AAA+タンパク質 / 複製開始 / グラム陽性最近 / DnaBタンパク質 / DnaIタンパク質

Research Abstract

グラム陽性の黄色ブドウ球菌とグラム陰性の大腸菌でDNA複製の開始調節機構に普遍的側面と種特異的側面があることが、細菌ゲノムの遺伝子組成の比較から明らかになった。ブドウ球菌の複製開始の調節機構の解明を目的として、複製開始因子DnaAの生化学的解析を進めた。
昨年度までにブドウ球菌DnaAがATP,ADPに対し高い親和性を有し、弱いATPase活性を有していること、また複製開始点oriCをATP依存に開裂し、その際ATPの水解は不要であることを見出した。これらの結果は、DnaAのヌクレオチド結合型の制御によってブドウ球菌における複製開始が調節されることを示唆する。この際、ブドウ球菌DnaAはADP型が不安定で、容易に活性なATP型に再活性化されることが分かった。この性状は大腸菌DnaAと異なる。
今年度は、ブドウ球菌細胞内に於いて、開始制御にDnaAのヌクレオチド結合型制御が必要であるかを問う目的で、大腸菌DnaAのATPase活性に必要なR334残基に相当する、ブドウ球菌DnaAのR318残基の部位特異的置換体を5種作出した。変異体蛋白をそれぞれ精製し、解析した。その結果、ヒスチジン置換体はATP結合活性を有するものの、ATPase活性を著しく低減し、またoriCの開裂活性は保持していた。
細胞内でR318H変異体を発現させたところ、野生型DnaAでは起きない細胞増殖の阻害が生じた。この条件では、複製開始頻度の指標とした複製開始点と終止点の比が、野生株では増大しないが、R318H変異体では増大した。この結果は、R318Hの発現が複製の過剰開始を引き起こすことを示唆する。
これらの結果は、ブドウ球菌において複製開始の調節にDnaAのヌクレオチド結合型の制御が必要で、ブドウ球菌においては不安定なADP型の細胞内比を高める未同定の機構が必要であることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Identification and characterization of amino acid residues essential for the active site of UDP-N-acetylenolpyruvylglucosamine reductase (MurB) from S.aureus. (2006)
  • Author(s): Nishida, S., Kurokawa, K., et al.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 281・3 Pages: 1714-1724
• [Journal Article] Isolation of a temperature-sensitive dnaA mutant of Staphylococcus aureus. (2006)
  • Author(s): Murai, M., Kurokawa, K., et al.
  • Journal Title: FEMS Microbiol Lett. 254・1 Pages: 19-26
• [Journal Article] Silkworm-pathogenic bacteria infection model for identification of novel virulence genes. (2005)
  • Author(s): Kaito.C., Kurokawa.K., et al.
  • Journal Title: Mol.Microbiol. 56・4 Pages: 934-944
• [Journal Article] Participation of Rho-dependent transcription termination in oxidative stress sensitivity caused by an rpoB mutation. (2005)
  • Author(s): Kawamura, N., Kurokawa, K., et al.
  • Journal Title: Genes Cells 10・5 Pages: 477-487
• [Journal Article] Silkworm-pathogenic bacteria infection model for identification of novel virulence genes. (2005)
  • Author(s): Kaito, C., Kurokawa, K., et al.
  • Journal Title: Molecular Microbiology (In press)
• [Journal Article] Participation of Rho-dependent transcription termination in oxidatvie stress sensitivity caused by an rpoB mutation. (2005)
  • Author(s): Kawamura, N., Kurokawa, K., et al.
  • Journal Title: Genes to Cells 10 Pages: 477-487
• [Journal Article] Induction of fusion-component myoblast-specific gene expression during myogenic differentiation of Drosophila Schneider cells by DNA double-strand or replication inhibition. (2005)
  • Author(s): Hossain, M.S., Kurokawa, K., Sekimizu, K
  • Journal Title: B.B.A. 1743・1-2 Pages: 176-186
• [Journal Article] DNA topoiomerase II is required for the G0-to-S phase transition in Drosophila Schneider cells, but not in yeast. (2004)
  • Author(s): Hossain, M.S., Kurokawa, K., Akimitsu, N., Sekimizu, K.
  • Journal Title: Genes to Cells 9・10 Pages: 905-917