協同的結合と選択的化学反応の複合によるDNA塩基配列の精密認識

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09680569
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 森井 孝 京都大学, 化学研究所, 助手 (90222348)
• Keywords: 分子認識 / ホストーゲスト / オリゴペプチド / 協同性 / DNA認識 / DNA切断

Research Abstract

天然のb-ZIPタンパク質GCN4の中のLeucine Zipper部分をβ-シクロデキストリンとアダマンタンという、1:1のホストーゲスト錯体を形成する分子に置き換えることによりえられるG23AdとG23Cdペプチドは、ホモダイマーを形成して、天然のGCN4のDNA塩基配列であるCREを認識する。また、ホスト分子とゲスト分子に、異なったペプチドを組み合わせることにより、選択的にヘテロダイマーを形成することができる。本年度の研究では、ペプチドにDNA切断分子としてp-ベンゾイルフェニルアラニン(Bpa)を導入し、非回文配列に結合した状態でのペプチドヘテロダイマーが配向を明らかにした。N末端での位置の異なるBpa-G22とBpa-G21にアダマンタンを導入したG23ペプチドと、C23にシクロデキストリンを導入したペプチドとのヘテロダイマーが、非回文配列のCE/CRに結合することを、ゲルシフトアッセイにより確認した。切断反応はBpa-G21AdあるいはBpa-G22AdとC23Cdの2つのペプチド存在下で、0℃で302nmの紫外線を1時間あるいは2時間照射したあとで、中性の条件下で90℃、15分処理し、その後90℃、30分ピペリジンで処理した。切断の位置は非回文配列CE/CRの、CR側内のTに相当することがわかった。即ち、紫外線照射により、Bpaのベンゾフェノンが励起してチミンと反応し、ピペリジンで処理することにより、DNAの切断が起きたと考えられる。また、Bpaの位置の異なるペプチドでDNAの切断に差が生じたことは、DNAに対するBpaの位置が重要であると考えられる。DNAの切断に用いたBpaは、フェニルアラニンの誘導体であるので、ペプチド内に導入することができる。よって、DNAと結合したペプチドの位置を知るための分子として、またそのペプチド内のアミノ酸残基とDNAとの位置関係を知るための分子として、今後利用できることがわかった。

Research Products

• [Publications] Takashi Morii 他: "Factors Governing the Sequence-Selective DNA Binding of Geometrically Constrained Peptide Dimers" Journal of the American Chemical Society. 119. 3649-3655 (1997)
• [Publications] Yasunori Aizawa 他: "Selective Recognition of Tandemly Repeated DNA Sequences by Homo-and Hetero-Dimers of Short Peptides." Nucleic Acids Symposium Series. 37. 311-312 (1997)
• [Publications] Yoshio Okahata 他: "Kinetic Studies of Sequence-Specific Binding of GCN4-bZIP Peptides to DNA Strands immobilized on a 27MHz Quartz-Crystal Microbalance" Biochemistry. 42(in press). (1998)