2000 Fiscal Year Annual Research Report
RNAポリメラーゼ複合体の1分子メモリー効果による転写活性化機構
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12480203
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| Research Institution | National Institute of Genetics |
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Principal Investigator |
嶋本 伸雄 国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 教授 (20127658)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
十川 久美子 国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 助手 (20291073)
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| Keywords | 大腸菌RNAポリメラーゼ / プロモーター / abortive initiation / moribund複合体 / GreAGreB / RNA切断因子 |
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| Research Abstract |
一群のプロモーターに対して、大腸菌RNAポリメラーゼは、プロモーターに結合したまま、不活性な複合体を形成する。λPRプロモーターにおいては、転写開始からRNA伸長の過程で、長鎖RNA合成にいたる転写複合体と、短鎖RNAを繰り返し解離(abortive initiation)する複合体(moribund複合体と命名された)との分岐した反応経路をたどる。後者は、短鎖RNAを一定の頻度で合成・解離し、また、数分で基質存在下でも伸長反応を行わないdead-end複合体に変換する。
RNA切断因子GreAGreBは、RNA伸長時のブロックを解除する伸長因子と考えられて来たが、λPRプロモーターにおける転写開始時の不活化複合体を再活性化することが分かった。この再活性化は、RNA合成以前に起こっており、開始ヌクレオチドであるGTPが高濃度(mM)存在することが必要である。このため、Gre因子は、本来非可逆的に分岐した2つの反応経路を、プロモーター・ポリメラーゼ2体複合体のレベルで可逆的にしていると思われる。開始ヌクレオチドへの親和性が、長鎖RNAを合成する複合体の方が高いため、Gre因子と高濃度GTPが共存すると、二者複合体の中で平衡が長鎖RNAを合成する複合体のほうに傾く、と言うことになる(文献1)。
T7A1のようにもともと可逆的と思われるプロモーターでは、λPRプロモーターと同様な不活性化やmoribund複合体の蓄積、Gre因子による活性化は、通常の条件では存在しない。反応経路も、従来の直列経路に一致する。しかし、低塩濃度では、T7A1プロモーターでの不活性な複合体の形成が、λPRプロモーターと同様に観測された。このことは、転写開始の一般的な経路は分岐経路であり、プロモーターによっては、通常の条件では分岐間の可逆性が高く、直列経路と等価な分岐経路をとることを意味する。
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[Publications] Sen,R.,Nagai,H.and Shimamoto.N.: "Conformational switching of Escherichia coli RNA polymerase-promoter binary complex is facilitated by elongation factors GreA and GreB."Gene. Cells. 6(in press). (2001)
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[Publications] Sen,R.,Nagai,H.and Shimamoto.N.: "polymerase-arrest at the λP_R promoter during transcription initiation."J.Biol.Chem.. 275. 10899-10904 (2000)
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[Publications] Harada,Y.,Ohara,O.,Takatsuki,A.,Itoh,H.,Shimamoto,N.and Jr.,K.K.: "Direct observation of DNA rotation during transcription by Escherichia coli RNA polymerase."Nature. 409. 113-115 (2000)
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[Publications] Yamamoto,T.,Kurosawa,O.,Kabata,H.,Shimamoto,N.and Washizu,M.: "Molecular surgery of DNA based on electrostatic micromanipuration."IEEE Trans. on Indst.Appl.. 36. 1010-1017 (2000)
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[Publications] Matsumoto,T., Morimoto,Y.,Shibata,N.,Kinebuchi,T.,Shimamoto,N.,Tsukihara,T.and Yasuoka,N.: "Roles of functional loops and the C-terminal segment of a single-stranded DNA binding protein elucidated by X-ray structure."J.Biochem.. 127. 329-335 (2000)
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[Publications] Muramatsu,H.,Hamma,K.,Yamamoto,N.,Wang,J.,Sakata-Sogawa,K.and Shimamoto,N.: "Imaging of DNA molecules by scanning near-field microscope."Mater.Sci.Eng.. C12. 29-32 (2000)
