2022 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism of transcription termination by RNA polymerase
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17K15082
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
村山 祐子 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (50708592)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 転写終結メカニズム / クライオ電顕構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
RNAPは遺伝情報の転写を司る巨大なタンパク質複合体である。転写を終えたRNAPは、鋳型DNAや新生RNAから解離して転写装置を解体する。このプロセスは転写終結と呼ばれ、遺伝子の境界を正確に決定し、遺伝子発現を適切に制御するために重要である。Rhoはバクテリアに広く保存された転写終結因子で、リング型の六量体を形成するATP依存ヘリケースである。Rhoは新生RNAを介してRNAPに結合し、その後RNAPに相互作用して転写終結を引き起こすことが知られていたが、その具体的なメカニズムは不明であった。本研究では、クライオ電子顕微鏡を用いた構造生物学的解析により、Rho依存転写終結のメカニズム解明を目指した。
まず、Rho依存転写終結を試験管内で再現する系を確立した。磁気ビーズに固定したDNA上でRNAPに転写を行わせ、約120ヌクレオチドのRNAを持つ転写伸長複合体を調製した。そこにRhoおよびATPを加えたところ、Rhoの働きで転写伸長複合体が解体され、RNAが磁気ビーズから溶液中へと放出されることを確認できた。
次に、この転写伸長複合体にRhoを加えた試料を用いて、クライオ電子顕微鏡による構造解析を行った。Rhoの六量体は、転写伸長複合体のRNAの出口を取り囲むように結合しており、転写伸長複合体のRNA送出トンネルとRho六量体の中央にあるRNA結合トンネルが一続きのRNAの通り道となっていた。
続いてRhoとの結合部位付近に変異を導入したRNAPを作製し、Rho依存的RNA放出活性への影響を調べた。その結果、RNA送出トンネルの一部を形成するb-flapの先端部分が、Rho依存的なRNA放出に重要であることが示された。
本研究は、Rhoが新生RNAを介して転写中のRNAPに結合した姿を初めて捉えたもので、転写終結という細胞の基本的なプロセスの理解に大きく貢献すると期待できる。
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Research Products
(3 results)
