一酸化炭素をエフェクターとする転写調節因子の一酸化炭素応答およびDNA認識機構

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11132219
• 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 / COセンサー / ヘム

Research Abstract

CooAによる標的DNAの特異的認識、および結合機構を明らかにするため、CooA中に存在するDNA結合モチーフである、ヘリックス・ターン・ヘリックスの認識ヘリックス上のアミノ酸残基に変異を導入した変異型CooA、およびCooAの標的DNA中の塩基に変異を導入した変異型レポーター系を調製し、それらの活性を評価した。CooAにおいて、ヘリックス・ターン・ヘリックス構造中の認識ヘリックスを構成していると考えられる、177残基目から183残基目までのアミノ酸に、それぞれ変異を導入し、それらのin vivoにおける活性を測定した。その結果、Arg177、Gln178、Ser181を、それぞれVal、Glu、Glyに置換した変異型CooAは、エフェクターであるCOの有無によらず、転写活性化因子として不活性であった。一方、Ala183をThrあるいはIleに置換したものは、COの有無によらず、常に活性を示した。上記の位置以外に変異を導入した場合は、野生型CooAの場合と同様、CO存在下でのみ活性を示した。今回使用したin vivoレポーター系では、CooA結合配列として、TGTCA・・・・・・CGACA(・はCooAの結合には関与しないと考えられる塩基を示す)という配列を有している。この配列中の2番目のGをAに、15番目のCをTに置換した場合(G2A/C15Tと記す)、およびA5C/C12Gの変異を導入した場合は、野生型の場合と同様な活性を示した。T3G/A14C、C4A/G13Tの変異を導入した場合には、活性が消失した。これらのことから、変異導入により活性が消失する位置のアミノ酸残基、および塩基が、CooAとDNAとの特異的結合に関与しているものと考えられる。

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)