遷移金属含有型転写調節因子による遺伝子発現調節機構に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11116212
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 青野 重利 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助教授 (60183729)
• Keywords: DNA結合蛋白質 / 一酸化炭素 / 転写調節因子 / ヘム蛋白

Research Abstract

紅色非硫黄光合成細菌 Rhodospirillum rubrumに含まれる転写調節因子CooAが、COを生理的なエフェクターとし、COセンサーとして機能するプロトヘムを補欠分子族として有する、これまでに例のない、新規な転写調節因子であることを見出した。遺伝子工学的手法による変異体の調製、およびそれらの各種分光学的測定を行なうことにより、CooA中のヘムの配位構造(酸化型、還元型、CO結合型、いずれの状態においても、6配位構造を取っている。酸化型ではCys^<75>とペプチド主鎖由来の酸素原子が、還元型ではHis^<77>とペプチド主鎖由来の酸素原子が、CO結合型ではHis^<77>とCOが、それぞれヘムの軸配位子として機能している)を明らかにした。ヘムの酸化状態変化にともない、ヘム軸配位子の交換反応が進行することを、CooAの電気化学的酸化還元滴定からも明らかにした。
また、in vivoにおけるCooA活性測定系を構築し、CO結合型CooAのみが、転写活性化因子としての活性を有していることを明らかにした。COによるCooA活性化は、CO結合型CooA生成の際に、二つの軸配位子の内の一方がCOと置換されることにより誘起される、ヘム近傍のコンフォメーション変化により引き起こされることが分かった。さらに、CooAと標的DNAとの特異的結合に関与するアミノ酸残基、およびプロモーター上の塩基対を明らかにし、CooAによる転写活性化機構についても考察を行なった。

Research Products

• [Publications] S. Aono: "Recognition of target DNA and transcription activation by the CO-sensing transcriptional activator CooA"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 261(2). 270-275 (1999)
• [Publications] S. Aono: "Structure and function of CooA, a novel transcriptional regulator containing a b-type heme as CO sensor"Coord. Chem. Rev.. 190-192. 267-282 (1999)
• [Publications] H. Nakajima: "Electrochemical evidence of the redox-controlled ligand exchange of the heme in the CO-sensing transcriptional activator CooA"Chem. Lett.. 11. 1233-1234 (1999)
• [Publications] H. Nakajima: "Control of CooA activity by the mutation at the C-terminal end of the heme-binding domain"J. Inorg. Biochem.. 78(1). 63-68 (2000)
• [Publications] S. Aono: "Transcriptional regulation of gene expression by metalloproteins"Prog. Reaction Kinet. Mech.. 25 (印刷中). (2000)