挿入因子IS1がコードするトランスポゼースの構造と機能に関する研究

• Project/Area Number: 05J11501
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Molecular biology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 太田 信哉 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2005: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: トランスポゾン / DNA組み換え / DNAタンパク質複合体 / 構造解析 / トランスポゼース / 組み換え / ホリデージャンクション

Research Abstract

トランスポゾンの転移は、トランスポゼースが両IRに結合した後、トランスポゼースの2量体形成により、両IRが近接した形の安定な複合体であるトランスポソゾームを形成することによって起こると考えられている。このような複合体においてトランスポゼースは、IR特異的DNA結合活性に加え、転移中間体中の少なくとも4本のDNA鎖が交叉した、ホリデー様構造に特異的なDNA結合活性を持つことにより、安定な複合体であるトランスポソゾームを形成しているのではないかと考えた。そこで、IRを含まないホリデー構造をとるX字形の基質を作成し、これを用いてトランスポゼースが結合するかどうか調べた。その結果、トランスポゼースはX字型DNAに結合し、2つのトランスポゼース分子が結合した複合体を形成することを見出した。また、トランスポゼースはX字型のみならず、Y字型DNAにも結合すること、この場合には1つのトランスポゼース分子が結合した複合体を形成すること、さらに、IR配列を持たない2本鎖DNAには結合しないが、バルジ構造を持つ2本鎖DNAには結合することが分かった。
これらの結果は、トランスポゼースが折れ曲がった2本のDNAを認識するという構造特異的DNA結合活性を保持していることを示唆する。このことは、トランスポゼースがIR特異的DNA結合活性に加え、構造特異的DNA結合活性を保持することにより、安定な複合体であるトランスポソゾームを形成するという上記の仮説を支持する。
次に、トランスポゼースのどの領域が上記の活性に関わっているか、いくつかのトランスポゼース欠失変異体を用いてX字型あるいはY字型DNAへの結合を調べた。その結果、トランスポゼースのN及びC末領域が、両基質への結合に関わっていることが分かった。また、N末領域においてはジンクフィンガーモチーフ、および、ジンクフィンガーとヘリックスーターンーヘリックスモチーフの問に存在するヘリックス領域が、C末領域においてはDDEモチーフの存在する領域が、この活性に関わることが分かった。
また、トランスポゼースの結合ドメインの構造を解析するために、トランスポゼースのN末端領域とタンパク質Gの一部を融合したタンパク質を発現、生成した。これをサンプルとし、NMRを用いた構造解析を試みた。その結果、このタンパク質の一部のアミノ酸をNMRで認識することに成功した。