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テロメレースは、染色体の維持に必須である染色体末端部分テロメアのDNA合成にかかわる酵素である。テロメレースは、線状DNA末端の3′-末端部分にデオキシヌクレオチドを付加重合し、結果として線状DNAの末端部分を伸長させる働きをもつ。テロメアを構成するDNAは、種を越えて非常によく保存された配列を示し、ヒトの(TTAGGG)nをはじめとして、グアニンに富む単純な配列のタンデムリピートからなる。テロメレースはこのようなテロメアリピートの3′-末端に繰り返しの位相を保ちながら新たな繰り返し配列を付加する。このような他の酵素には見られない機能は、本酵素が合成すべきDNA配列の鋳型となるRNA成分とその内在性の鋳型を用いてDNAを合成する逆転写酵素様の活性を持った蛋白質成分とからなることにより説明されている。すなわち、本酵素は鋳型RNAを内在する逆転写酵素と考えられている。これまでにテロメレースは主にテトラヒメナ大核由来のものについて研究されており、ヒト由来のテロメレースはいまだ精製に成功していない。本研究ではヒトテロメレースについて以下の研究を行った。
1.ヒトテロメレースの高度純化精製
ヒト細胞株よりテロメレースを種々のカラムクロマトグラフィーを用いることにより、高度に純化精製し、数本のペプチドの存在を確認した。
2.ヒトテロメレースのRNA重合活性の検出
ヒトテロメレースは、内在するRNA鋳型を用いてDNAを合成するDNAポリメレースであるが、精製したヒトテロメレースに、rNTPと最適な二価イオンを加えることで、RNAの重合を弱いながらも行うことを見いだした。このことはヒトテロメレースが重合反応の基質として、dNTPとrNTPの両方を用いることができることを示している。このようなヒトテロメレースの生化学的特徴、すなわちRNA依存性RNA合成活性を持つことと酵素がリボヌクレオチドプロテインからなることは、テロメレースがRNAワールドでにおいて既にその原型を示していた非常に古い酵素であることを示唆している。
今後は、テロメレースの蛋白質成分とRNA成分とをコードする遺伝子のクローニングを行い、大量発現系を用いて再構築系を作製し、生化学的および構造生物学的解析を行いたい。
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