2022 Fiscal Year Annual Research Report
普遍的に存在する三本鎖核酸構造が起こすゲノム不安定性
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20K15721
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| Research Institution | Aichi Cancer Center Research Institute |
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Principal Investigator |
上原 了 愛知県がんセンター(研究所), 腫瘍制御学分野, 研究員 (70842590)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | R-loop / RNase H / アーキア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
RNA/DNAハイブリッドを含む三本鎖構造（R-loop）は転写に伴い染色体上で形成し、酵素によって除去される。R-loopはDNA一本鎖切断（ニック）や相同性組み換えを促し、またメチル化やRNAポリメラーゼをブロックすることで遺伝子発現を制御する。RNase H2はRNA/DNAハイブリッドのRNA鎖を加水分解する活性を持ち、R-loopを分解する主要な酵素の一つだと考えられるが、詳細な分子機構は知られていない。RNase H2の活性は生物種によって異なり、細菌由来酵素にはRNA/DNAハイブリッド加水分解活性が見られず、アーキアや真核生物由来の酵素は活性を持つ。そこで、大腸菌由来RNase H2（EcH2）および超好熱性アーキアPyrococcsu abyssi由来RNase H2（PaH2）を大腸菌で大量発現・精製し、X線結晶構造解析によって両者の基質認識機構の違いを調査した。EcH2は野生型タンパク質の結晶は分解能が低く、構造を決定することができなかったが、Q8M変異の導入した変異体では結晶構造内の分子パッキングが変化しており、最大分解能2.1Åで構造を決定することができた。PaH2はC末端の非天然構造部位を欠損させた変異体を作製して結晶化を行い、前年度報告した人工結合タンパク質との共結晶構造よりも高い分解能（1.7Å）で構造決定に成功した。PaH2の活性中心では、EcH2には見られないループ構造が二本鎖核酸の副溝側に突き出しており、基質認識を補助することが示唆された。
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