複製開始蛋白DnaAの分子間相互作用によるヌクレオチド型認識と構造変化の分子機構

• 研究課題/領域番号: 18870021
• 研究種目: 若手研究(スタートアップ)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 分子生物学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 川上 広宣 九大, 薬学研究科(研究院), 助手 (50403952)
• 研究期間 (年度): 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 2,180千円 (直接経費: 2,180千円); 2007年度: 1,090千円 (直接経費: 1,090千円); 2006年度: 1,090千円 (直接経費: 1,090千円)
• キーワード: 染色体複製 / DnaA / oriC / AAA^+ / ATP / DNA構造 / 温度感受性変異 / タンパク質複合体

研究概要

細胞増殖が正常に行われるためには、細胞分裂に先立ち染色体DNAが正確に複製される必要がある。大腸菌の染色体複製は、AAA+ファミリーに属するDnaA蛋白によって開始される。ATPと結合したDnaA蛋白(推定20-40分子)は染色体上の複製起点oriC上で高次複合体を形成し、近傍の二重鎖DNAを0本鎖に緩める。DnaA蛋白に結合したATPは複製の進行とともに加水分解される。生じたADP結合型DnaA蛋白はoriC上で高次複合体を形成するものの、二重鎖DNAを緩めることができない。ゆえに複製開始機構を理解するための鍵は、高次複合体中のDnaA蛋白がどのように結合ATP/ADPを認識し、高次複合体の構造変化を導くかにある。典型的なAAA+蛋白質はドーナツ型の複合体を形成し、ドーナツの中空部が活性中心である。そこで本研究では、DnaAがドーナツ型の複合体を形成していると仮定し、中空部に位置すると予想されるアミノ酸残基の変異体解析を行った。あるアミノ酸残基に変異を導入したdnaAプラスミドを温度感受性dnaA46変異株に形質転換すると、依然温度感受性のままであった。この変異DnaAを精製し、試験管内で再構成したoriC二重鎖開裂反応に加えると、二重鎖を開裂できなかった。一方、ATP結合能、DnaA box結合能、oriC北におけるDnaA・oriC高次複合体形成能は保持されていた。ゆえに、このアミノ酸残基はDnaA・oriC高次複合体形成後、二重鎖が開裂するまでの間に必要と示唆される。

研究成果

• [雑誌論文] The exceptionally thigh affinity of DnaA for ATP/ADP requires a unique aspartic acid residue in the AAA+ sensor 1 motif. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, H., Ozaki, S., Suzuki, S., Nakamura, K., Senriuchi, T., Su'etsugu, M., Fujimitsu, K., Katayama.T.
  • 雑誌名: Molecular Microbiology 62・5 ページ: 1310-1324
• [雑誌論文] An isolated Hda-clamp complex is functional in the regulatory inactivation of DnaA and DNA replication. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawakami H., Su'etsugu, M., Katayama T.
  • 雑誌名: Journal of Structural Biology 156・1 ページ: 220-229