三重鎖DNA結合蛋白質の三重鎖DNA認識機構の解明と三重鎖DNA安定化への利用

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10129235
• 研究機関: 理化学研究所
• 研究代表者: 鳥越 秀峰 理化学研究所, ジーンバンク室, 研究員 (80227678)
• 研究分担者: 横山 一成 理化学研究所, ジーンバンク室, 副主任研究員 (80182707)
• キーワード: 三重鎖DNA / DNA結合蛋白質 / 高次構造 / DNA認識機構 / Znフィンガーモチーフ

研究概要

三重鎖DNAは、ホモプリン・ホモピリミジン二重鎖(pur・pyr)の主溝に沿ってホモピリミジン単鎖あるいはホモプリン単鎖がHoogstecn型の水素結合をすることにより形成する。これまで三重鎮DNA構造に結合する蛋白質は全く知られていなかった。しかし、ヒト癌遺伝子c-mycのプロモーター近傍のpur-pyr配列が形成する三重鎖DNA構造に結合し、c-mycの発現を制御する三重鎖DNA結合蛋白質MAZを、我々は単離した。この蛋白質はCys2His2型の5個のZn finger motifを有する。これまで、N末端に位置する3個のZn finger motifが三重鎖DNAと結合するのに必要な最小領域であることを確立した。また、この三重鎖DNAに結合するのに必要な最小領域の蛋白質(DBD)を大腸菌内で大量発現する系を樹立し、単品に精製することに成功した。さらに、精製したMAZのDBDはホモピリミジン単鎖DNAや三重鎖DNAと強く結合するが、ホモプリン単鎖DNAや二重鎖DNAとは結合しないあるいは弱く結合することを明らかにしてきた。
ところで、ホモピリミジン単鎖DNAがpur・pyrに結合するピリミジン型三重鎖DNAは、酸性pHでは安定であるが、中性pHでは不安定である。一方、ホモプリン単鎖DNAがpur・purに結合するプリン型三重鎖DNAの形成反応は、K^+イオン存在下で阻害される。そこで本年度の研究では、中性pHやK^+イオン存在下のような三重鎖DNAが形成しにくい条件下に三重鎖αDNA結合蛋白質MAZを加えた場合に、MAZが三重鎖DNA構造を安定化するかどうかを解析した。その結果、中性pHやK^+イオン存在下で三重鎖DNAを形成する際にMAZを共存させると、三重鎖DNA構造がかなり安定化されることが明らかとなった。これは、MAZを利用することにより、生理的条件で不安定な三重鎖DNAを安定化できる可能性を示すものである。また、三重鎖DNA形成を利用したアンチジーン法を生理的条件で適用する際に、MAZを利用できる可能性を示すものである。現在これと共に、X線結晶解析により、MAZのDBDと三重鎖DNAとの複合体の高次構造を明らかにし、MAZのDBDの三重鎖DNA認識機構を原子レベルで解明しようとしているところである。

研究成果

• [文献書誌] Torigoe,H., ....and Maruyama,A.: "Promotion of Pyrimidine-motif Triplex Formation by Poly(L-lysine)-graft-dextran Copolymer: Thermodynamic and Kinetic Studies" Nucleic Acids Symp.Ser.39. 131-132 (1998)
• [文献書誌] Torigoe,H., ....and Maruyama,A.: "Poly(L-lysine)-graft-dextran Copolymer Promotes Pyrimidine-motif Triplex DNA Formation at Physiological pH: Thermodynamic and Kinetic Studies" J.Biol.Chem.274. 6161-6167 (1999)
• [文献書誌] Torigoe,H., ....and Maruyama,A.: "Poly(L-lysine)-graft-dextran Copolymer Remarkably Promotes Pyrimidine-motif Triplex Formation at Neutral pH: Thermodynamic and Kinetic Studies" Nucleosides & Nucleotides. (1999)
• [文献書誌] 鳥越 他: "熱量測定・熱分析ハンドブック" 丸善(株), 318 (1998)