転写においてＲＮＡポリメラーゼが形成する過渡的な複合体の構造機能解析

• 研究課題/領域番号: 23370048
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所 (2012-2014); 東京大学 (2011)
• 研究代表者: 関根 俊一 独立行政法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, チームリーダー (50321774)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円); 2014年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2013年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2012年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2011年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
• キーワード: 転写 / RNAポリメラーゼ / 転写因子 / 校正 / Ｘ線結晶構造解析 / バクテリオファージ / 酵素 / クロスリンク / 構造機能相関 / X線結晶構造解

研究成果の概要

巨大なタンパク質複合体であるRNAポリメラーゼは、そのコンフォメーションを多様に変化させながら転写を遂行する。その実体を明らかにするために、CPX法を開発してRNAポリメラーゼの構造状態の解析を行うことにより、主な転写機能とRNAPの構造状態との相関関係を確立した。また、転写開始・伸長中にRNAP が形成するいくつかの複合体の結晶構造解析を行い、転写エラーの校正や外来因子による転写制御のメカニズムを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] The ratcheted and ratchetable structural States of RNA polymerase underlie multiple transcriptional functions. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sekine, S., Murayama, Y., Svetlov, V., Nudler, E., Yokoyama, S.
  • 雑誌名: Mol. Cell 巻: 57 号: 3 ページ: 408-421
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2014.12.014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Time-resolved Raman and polyacrylamide gel electrophoresis observations of nucleotide incorporation and misincorporation in RNA within a bacterial RNA polymerase crystal. (2015)
  • 著者名/発表者名: Antonopoulos, I.H., Murayama, Y., Warner, B.A., Sekine, S., Yokoyama, S., Carey, P.R.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 54 号: 3 ページ: 652-665
  • DOI: 10.1021/bi501166r
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular basis of RNA polymerase promoter specificity switch revealed through studies of Thermus bacteriophage transcription regulator. (2014)
  • 著者名/発表者名: Severinov, K,. Minakhin, L., Sekine, S., Lopatina, A., Yokoyama, S.
  • 雑誌名: Bacteriophage 巻: 4
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of a hexahistidine-3× FLAG-tandem affinity purification method for endogenous protein complexes in Pichia pastoris (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Higo, Noriyuki Suka, Haruhiko Ehara, Masatoshi Wakamori, Shin Sato, Hideaki Maeda, Shun-ichi Sekine, Takashi Umehara, and Shigeyuki Yokoyama
  • 雑誌名: J Struct Funct Genomics 巻: 15 号: 4 ページ: 191-199
  • DOI: 10.1007/s10969-014-9190-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural basis for promoter specificity switching of RNA polymerase by a phage factor (2014)
  • 著者名/発表者名: Tagami, S., Sekine, S., Minakhin, L., Esyunina, D., Akasaka, R., Shirouzu, M., Kulbachinskiy, A., Severinov, K. and Yokoyama, S.
  • 雑誌名: Genes & Development 巻: 28 号: 5 ページ: 521-531
  • DOI: 10.1101/gad.233916.113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray crystallographic analyses of Thermus thermophilus backtracked RNA polymerase. (2013)
  • 著者名/発表者名: Murayama, Y.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr. Sect. F 巻: 69 号: 2 ページ: 174-177
  • DOI: 10.1107/s1744309113000055
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis of transcription by bacterial and eukaryotic RNA polymerases. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sekine, S., et al.
  • 雑誌名: Curr Opin Struct Biol. 巻: 22 号: 1 ページ: 110-118
  • DOI: 10.1016/j.sbi.2011.11.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel conformation of RNA polymerase sheds light on the mechanism of transcription (2011)
  • 著者名/発表者名: Tagami, S., et al.
  • 雑誌名: Transcription 巻: 2 号: 4 ページ: 162-167
  • DOI: 10.4161/trns.2.4.16148
  • 査読あり
• [雑誌論文] 転写因子によるRNAポリメラーゼの制御のメカニズム-細菌の転写を阻害する新たな仕組みの解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 関根俊一, et al.
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 49 ページ: 732-734
• [学会発表] 新生RNAによるRNAポリメラーゼの構造変化と機能との相関 (2014)
  • 著者名/発表者名: 関根俊一
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] R/T conformational switching of RNA polymerase for the multiple transcription functions. (2013)
  • 著者名/発表者名: 関根俊一
  • 学会等名: FASEB Science Research Conference, Mechanism & Regulation of Prokaryotic Transcription
  • 発表場所: Saxtons River, USA
• [学会発表] Structural basis for promoter switching of RNA polymerase by a phage-encoded factor (2013)
  • 著者名/発表者名: 関根俊一
  • 学会等名: FASEB Science Research Conference, Mechanism & Regulation of Prokaryotic Transcription
  • 発表場所: Saxtons River, USA
• [学会発表] Structural basis for promoter switching of RNA polymerase by a phage-encoded protein (2013)
  • 著者名/発表者名: 関根俊一
  • 学会等名: The 7th International Conference on Structural Genomics 2013 - Structural Life Science (ICSG2013-SLS)
  • 発表場所: 札幌 京王プラザホテル
• [学会発表] SMART: an S-S based method to detect RNA polymerase conformational change (2013)
  • 著者名/発表者名: 関根俊一
  • 学会等名: The 65th Fujihara Seminar International Symposium on Synthetic Biology of Unnatural Base Pairs and Amino Acids
  • 発表場所: 苫小牧 グランドホテルニュー王子
• [学会発表] 転写校正においてRNAポリメラーゼの構造と活性を切りかえるメカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 関根 俊一
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
• [学会発表] 転写の校正反応においてRNAポリメラーゼの構造と活性を切りかえるメカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 関根 俊一
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
• [図書] ブルーバックス放射光が解き明かす驚異のナノ世界-魔法の光が拓く物質世界の可能性-「数万もの生命の設計図を間違いなく書き写せるのはなぜ?」 (2011)
  • 著者名/発表者名: 日本放射光学会編
  • 総ページ数: 276
  • 出版者: 講談社
• [備考] 理研ライフサイエンス技術基盤研究センター 超分子構造解析研究チーム
  • URL: http://www.clst.riken.jp/activity/structuralbiology_group1_team2.html
• [備考] 理研プレスリリース 「RNAポリメラーゼの働きを切り替えるメカニズムを解明」
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150206_3/
• [備考] ライフサイエンス技術基盤研究センター 超分子構造解析研究チーム
  • URL: http://www.riken.go.jp/research/labs/clst/struct_synth_biol/struct_biol/supramol_struct_biol/
• [備考] 理化学研究所 ライフサイエンス技術基盤研究センター 超分子構造解析研究チーム
  • URL: http://www.riken.go.jp/research/labs/clst/struct_synth_biol/struct_biol/supramol_struct_biol/