2001 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, 構造遺伝子研究センター, 教授 (20127658)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
十川 久美子 国立遺伝学研究所, 構造遺伝子研究センター, 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 / 分子メモリー |
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| Research Abstract |
従来、転写開始は必要な反応を直列に並べたもの(直列経路)とされ、特に大腸菌RNAポリメラーゼによるT7A1プロモーターからの開始はこの仮定と良く一致するとされてきた。近年、λP_Rプロモーター等で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分岐経路が発見された。この分岐した転写開始では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。どちらの機構が一般的でどちらが特殊だろうか?。分岐がもし可逆的なら2つの機構は同一になることを手がかりに、T7A1プロモーターでの転写開始における分岐経路の検出を試みた。高感度のパルスラベルを用いた速度論的手法、Exonucleaseによるフットプリント、活性中心のMg2+イオンをFe2+に交換して形成されるヒドロキシラジカルによる活性中心フットプリント等の手段により、T7A1プロモーターでの転写開始における分岐経路を発見、特に低塩濃度で顕著であった。T7A1プロモーターでの転写開始が直列に見えたのは、分岐経路に流入する量が相対的に小さいことと、分岐経路が可逆的で不活性な複合体がほとんど形成されないことを証明した。つまり、分岐経路が一般的で直列経路は特殊解である。
分岐経路でのmoribund複合体は、T7プロモーターでは、活性中心とポリメラーゼの前端が下流にずれていたが、λP_Rプロモーターでは上流にずれていた。このどちらかの方向へのズレが、moribund複合体がなぜRNA伸長が遅くなる理由であろう。このように転写複合体は1バイトの分子メモリーを形成する。
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[Publications] Sen, R., Nagai, H., Shimamoto.N.: "Generality of the Branched Pathway in Transcription Initiation by E. coli RNA Polymerase"J. Biol. Chem.. (in press). (2002)
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[Publications] Sen, R., Nagal, H., Shimamoto, N.: "Conformational switching of Escherichia coli RNA polymemse-promoter binary complex is facilitated by elongation factors GreA and GreB."Gene. Cells. 6. 389-402 (2001)
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[Publications] 嶋本伸雄: "スライディングによるDNA結合のアンテナ効果:1分子観察により発見された分子効果"細胞工学. 20. 666-671 (2001)
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[Publications] 嶋本伸雄: "スライディングによるDNA結合のアンテナ効果:1分子観察により発見された分子効果"細胞工学. 20. 666-671 (2001)
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[Publications] 嶋本伸雄: "分子生物学・免疫学キーワード辞典第2版"医学書 院編者:永田和宏, 長野 敬, 宮坂信之, 宮坂昌之. (2001)
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[Publications] 嶋本伸雄: "Bioscience新用語ライブラリー第二版"羊土社 編者:田村隆明, 山本雅之, 安田国男. (2001)
