テロメアの一本鎖DNA領域に結合する蛋白質の高次構造とテロメア調節機構の解明

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04J02801
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 古川 亜矢子 東京理科大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Keywords: テロメアDNA結合蛋白質 / 相互作用解析 / テロメア1本鎖DNA / テロメア4本鎖DNA

Research Abstract

真核生物の染色体末端のテロメアDNAの長さは、テロメアDNA結合蛋白質によって調節されており、細胞の老化や癌化と密接な関係にある。テロメアDNA結合蛋白質の一つであるPot1蛋白質はテロメアの3'末端の1本鎖DNA領域に特異的に結合し、染色体の構造維持などに寄与するが、詳細な分子機構は不明である。
Pot1のテロメア1本鎖DNA結合領域(Pot1DBD)中の、テロメア1本鎖DNA認識に必須なアミノ酸を明らかにすることを目的とした。本研究では、既に報告されているPot1 DBDとテロメア1本鎖DNAとの複合体のX線結晶構造解析の結果に基づき、テロメア1本鎖DNAとの結合に関与していると考えられるPot1 DBDの一連のアミノ酸残基に変異を導入した。作製した変異体とテロメア1本鎖DNAとの結合能をゲルシフトにより解析した。S58、K90、D125に変異を導入したものは、複合体のバンドの濃さが野生型と変わらなかったが、Q120に変異を導入したものは、テロメア1本鎖DNAとの結合能が半減した。これより、アミノ酸残基により結合への寄与の度合が異なることが明らかとなった。
分裂酵母のテロメアDNA配列はGリッチであることから、4本鎖DNA構造を形成し、生物学的に重要な役割を持つことが考えられる。本研究では、分裂酵母のテロメア1本鎖DNA配列がNa+及びK+イオン存在下において、Gn(n=4-6):d(G_nTTAC)は平行型4本鎖DNA構造を、4Gn(n=3,4):d[(G_nTTAC)_4]は反平行型4本鎖DNA構造を形成することを明らかにした。また、Pot1DBDとG6(平行型)及び4G4(反平行型)の4本鎖DNA構造との相互作用をCD及びFRETにより解析したところ、Pot1DBDは4本鎖DNA構造をほどく活性を有することを見出した。