Structural study for the complex between human RNA polymerase II and the general transcription factor TFIIH by NMR

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K07277
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 奥田 昌彦 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 特任准教授 (60448686)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 基本転写因子 / RNAポリメラーゼ / NMR / 複合体 / 立体構造

Outline of Annual Research Achievements

基本転写因子TFIIHは10個の異なるサブユニットからなる約490kDaのタンパク複合体である。転写の他にDNA修復や細胞周期にも働く多機能タンパクである。TFIIHのサブユニットp62は、タンパク-タンパク間相互作用を通じてTFIIH複合体を必要な場所へリクルートする役割を担う。我々はこれまでに、p62とその結合パートナーである、基本転写因子TFIIEα、腫瘍抑制因子p53、DNA修復因子XPCとの複合体を核磁気共鳴（NMR）法で解析し、それらの立体構造を決定してきた。3つの複合体構造から、結合パートナータンパクは共通した構造原理に基づいてp62を認識、結合するという重要な知見を得た。そこで、この共通構造原理を利用して新たな結合パートナーを探索したところ、RNAポリメラーゼIIのサブユニット（ここではPol II-subと表記）を見出した。実際に、Pol II-subはp62と特異的に結合することを実験で確認した。
本研究では、両者の複合体の立体構造をNMR法で決定し、認識機構を明らかにした。複合体構造からp62との結合に重要な Pol II-sub のアミノ酸残基を同定し、それらをアラニンに置換した合計7つの変異体を調製し、等温滴定型カロリメトリー（ITC）やNMR法を用いて結合解離定数等を算出評価し、構造の妥当性を確認した。
p62との複合体中のPol II-subの構造は、Pol II複合体中の構造と一部異なっていた。その違いがp62との結合によるものなのかを調べるために、Pol II-sub単独時の構造をNMR法で解いた。その結果、単独時の構造とp62との複合体時の構造が一致したことから、Pol II複合体形成時に他のサブユニットとの相互作用によって生じる構造変化であることを明らかにした。