原核生物の細胞死誘導と抑制因子の構造生物学的及び生化学的解析

Research Project

Project/Area Number	17770101
Research Category	Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Structural biochemistry
Research Institution	The Institute of Physical and Chemical Research
Principal Investigator	鎌田勝彦独立行政法人理化学研究所, 平野染色体ダイナミクス研究室, 先任研究員 (70360526)
Project Period (FY)	2005 – 2006
Project Status	Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help	¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000) Fiscal Year 2006: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000) Fiscal Year 2005: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Keywords	X線結晶構造解析 / 蛋白質複合体 / バクテリア / トキシン / アンチトキシン / YefM / YoeB
Research Abstract	プラスミドDNAはバクテリア宿主の中で維持保守する機構を有し、toxinとantitoxinと呼ばれる二種類の蛋白質で制御されている。近年のバクテリアゲノムの網羅的研究により、その宿主染色体上にもこれらの遺伝子セットが数種存在することが明らかとなってきたが、様々なtoxinのバクテリアへの毒性とそのantitoxinによる不活性化機構はいまだ不明な点が多い。申請者は、大腸菌の遺伝子産物の一つであるYoeB(toxin)とYefM(antitoxin)の分子機構に注目し研究を進めた。大腸菌で共発現、共精製を経て得られたYoeB-YefM蛋白質複合体の結晶化に成功し、2.0Å分解能で立体構造解析した。また生化学的実験の結果から、YoeBは実際にRNase活性を有し、プリン塩基の3'側のRNA鎖を切断することが明らかとなった。さらに立体構造に基づく変異体YoeBの作製によって、RNA切断に関与するYoeBの活性残基を特定することができた。これらの一連の解析によって観察されたYefMによるYoeBのRNase活性の阻害とは、YoeBの非活性型コンフォメーションへの誘導であると結論づけることができた。この結果から、YoeBがその非活性型へ誘導不可能と考えられる変異体を作製することができた。実際に、このYoeB変異体の発現は、YefM発現下でもバクテリアの生育を阻害し続けた。これは、一連の解析によって得られた結果を実証するものであり、toxinとantitoxinを利用した細胞死誘導とドラッグデザインへの可能性を示唆するものである。