蛋白質とDNAの分子認識における構造的特性と熱力学的特性の相関

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07268224
• 研究機関: 理化学研究所
• 研究代表者: 皿井 明倫 理化学研究所, ジーンバンク室・遺伝情報銀行, 副主任研究員 (20221286)
• 研究分担者: 鳥越 秀峰 理化学研究所, ジーンバンク室, 研究員 (80227678)
• キーワード: 蛋白質 / DNA / 相互作用 / 分子認識 / 熱力学 / カロリメトリー

研究概要

DNAとの結合に際しDNAを曲げる蛋白質として知られているIHF及びHUについて、これまでに大腸菌による大量発現及び中圧クロマトグラフィーによる精製システムを確立し、カロリメトリー測定に必要な大量の試料を調製することができた。また、filter binding法およびゲルシフト法を用いてDNA結合活性をアッセイし、蛋白質の活性を確かめた。これらの試料を用いて、恒温滴定型カロリメトリーにより蛋白質ちDNAの相互作用の熱力学的解析を行った。この実験から、蛋白質とDNAの複合体形成における熱力学的要因(自由エネルギー、エントロピー、エンタルピーなどの熱力学量)に関する情報を得ることができた。現在、これらの結果に基づいてDNAとの結合のメカニズムを解析中である。一方、がん遺伝子産物であるMybについて、NMR、走査型カロリメトリー、filter binding法などを用いて、そのDNA結合領域の構造の安定性、柔軟性、DNA結合活性および転写活性を、くわしく解析し、お互いの関係を明らかにすることができた。また、Mybは複数の遺伝子の発現に関わっていると考えられているが、我々は、Mybとその結合DNA配列及び系統的なmutantとの結合アッセイのデータを用いて、Mybの結合サイトを予測することを試みた。これまでに知られている結合配列との比較から、配列認識に関する新しい知見を得ることができた。また、これまでに知られていない結合サイトも予測することができた。このほか、HIV-IのReverse Transcriptase(RT)、植物のエチレンで誘導される遺伝子発現を調節する蛋白質(EREBP)などについても、DNAとの結合のメカニズムを解析した。

研究成果

• [文献書誌] T. Takahashi: ""Human A-myb Gene Encodes a Transcriptional Acitvator Containing the Negutive Regulatory Domains"" FEBS Lett.358. 89-96 (1995)
• [文献書誌] K. Ogata: ""High-Resolution Structure of c-Myb DNA-Binding Domain in Solution: Comparison with DNA-Complexed Structure"" Nature Struct. Biol.2. 309-319 (1995)
• [文献書誌] H. Torigoe: ""The Affinity Maturation of Anti-4-Hydroxy-3-Nitrophenylacetyl Mouse Monoclonal Antibody: A Calorimetric Study of the Antigen-Antibody Interaction"" J. Biol. Chem.270. 22218-22222 (1995)
• [文献書誌] S. Morikawa: ""Determination of the Nuclear Magnetic Resonance Solution Structure ofa Specific DNA Complex of the Myb DNA-Binding Domain"" J. Biomol. NMR. in press. (1995)
• [文献書誌] K. Ogata: ""The Cavity in the Hydrophobic Core of c-Myb DNA-Binding Domain is Reserved for DNA Recognition and trans-Activation"" Nature Struct. Biol.3. 178-187 (1996)
• [文献書誌] Q.-L. Deng: ""Binding-Site Analysis of c-Myb: Screening of Potential Binding Sites by the Mutational Matrix Derived from Systematic Binding Affinity Measurements"" Nucleic Acids Res.24. 766-774 (1996)