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

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12019222
• 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結合タンパク質 / 転写活性化因子 / ヘム / キメラタンパク質 / 一酸化炭素センサータンパク / レポーター遺伝子

Research Abstract

CooAの機能発現には、CooA分子中に含まれるヘムが重要な役割を果たしている。本研究では、ヘム周辺部に変異を導入した各種変異体を調製し、それらの活性構造相関を明らかにすることにより、CooAの機能発現におけるヘムの役割を解明することを目的とした。野生型、および各種変異型CooAを用い、それらのEXAFS、NMR、EPR、共鳴ラマンスペクトル等の各種分光学的測定、さらにin vivoレポーター系をもちいた活性評価を行ない、CooA中に含まれるヘムによるCOセンシング機構、ヘム配位構造の解明に成功した。また、各種変異型CooAおよび変異型プロモータを組合せ、それらの転写活性化能を比較検討することにより、CooAの標的DNAに対するターゲッティング機能制御機構の解明を行なった。その結果、CooAの標的DNAに対するターゲッティング機能は、CooA分子中に存在するヘリックス・ターン・ヘリックス中の三つのアミノ酸残基(Arg177,Gln178,Ser181)によってコントロールされていることが明かとなった。また、CooAの標的DNAは、TGTCA……CGACAで示される配列を有しており、本配列中の下線で示した部分の塩基が、CooAによる認識塩基であることが分かった。さらに、エフェクターセンシングドメインがCRP、DNA認識ドメインがCooA由来の、新規な機能性キメラタンパクの調製に成功し、本キメラ中で転写活性化能発現に関与しているアミノ酸残基を同定した。これらのアミノ酸残基は、RNAポリメラーゼと直接相互作用していると考えられる。

Research Products

• [Publications] Shigeichi Kumazaki: "Dissociation and recombination between ligands and heme in a CO-sensing transcriptional activator CooA"J.Biol.Chem.. 275(49). 38378-38383 (2000)
• [Publications] Takeshi Uchida: "Identification of histidine 77 as the axial heme ligand of carbonmonoxy CooA by picosecond time-resolved resonance Raman spectroscopy"Biochemistry. 39(42). 12747-12752 (2000)
• [Publications] Shigetoshi Aono: "CO sensing and regulation of gene expression by the transcriptional activator CooA"J.Inorg.Biochem.. 82. 51-56 (2000)
• [Publications] Hiroshi Nakajima: "Control of CooA activity by the mutation at the C-terminal end of the heme-binding domain"J.Inorg.Biochem.. 78. 63-68 (2000)