大腸菌DNAポリメラーゼ構成因子と複製開始因子DnaA蛋白質の相互作用

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10680616
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 片山 勉 九州大学, 薬学研究科, 助手 (70264059)
• 研究分担者: 三木 健良 九州大学, 薬学研究科, 教授 (40037586) ; 関水 和久 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 教授 (90126095)
• キーワード: 染色体 / DNA複製 / ATP / DnaA / DNAポリメラーゼ / スライディング・クランプ / 複製開始 / 細胞周期

研究概要

細胞周期の進行にしたがって複製開始サイクルは、「(1)複製開始複合体の形成、(2)同複合体の活性化(複製開始反応)、(3)同複合体の不活性化(非適時的な複製開始反応の抑制)」という3ステップを巡る。我々は、大腸菌を用いて、DNAポリメラーゼが非適時的な複製開始反応を抑制する機能を持つことを発見している(Katayamaetal.,Cell,1998)。染色体上の複製開始点にはDnaAタンパク質が特異的に結合し複製開始複合体を形成する。DnaA蛋白質はATPと結合したときのみ複製開始活性がある。ATP型DnaAタンパク質は、複製開始反応を遂行した後、DNA上へロードしたDNAポリメラーゼIIIのβクランプと相互作用して、ATP型からADP型への変換(DnaA結合性ATPの加水分解)が進められる(RIDA:Regulatory inactivation of DnaA)。
本年度は、まず、同調培養細胞を用いて、in vivoでも複製周期と共役したDnaA蛋自質の活性フオーム(ATP/ADP結合型)の変換が起こり複製開始後に不活性型に移行することを明らかした(EMBOJ.,1999)。ATP型DnaAからADP型DnaAへの変換反応は染色体DNA複製に依存していた。これは上述のin vitro解析の結果と良く一致する。またRlDAの分子機構を解析し、DnaA蛋白質とβクランプとの相互作用には、ある長さを持った2重鎖DNA領域が必要であることがわかった。これはDNAポリメラーゼ後方に結合した(新生2重鎖DNA上の)βクランプとDnaA蛋白質とが相互作用することを示唆する。以上の研究成果は、まず、RIDAのin vivoでの意義を証明するものであり、また、分子機構の解明からRIDAの素反応の一部を明らかにしたものである。

研究成果

• [文献書誌] Takata,M,Gvo,L.,Katayama,T.,Hase,,M.,Seyama,Y.,Miki,T.,Sekimizu,K.: "Mutant DnaA proteins defective in opening of oriC, the origin of chromosomal DNA replication in Escherichia coli"Mal.Microbol. 35・.2. 454-462 (2000)
• [文献書誌] Kurokawa,K.,Nishida,S.,Endo,A.,Sekimizu,K.,Katayama,T.: "Replication cycle-coordinated change of the adenine nucleotide-bound forms of DnaA protein in Escherichia coli"EMBOJ.. 18・23. 6642-6652 (1999)
• [文献書誌] Gvo,L,Katayama,T.,Seyama,Y.,Sekimizu,K.,Miki,M.: "Isolation and characterization of novel cold-sensitive DnaA mutants of Esherichia coli."FEMS Microbiol. Lett.. 176. 357-366 (1999)
• [文献書誌] Katayama,T.,Sekimizu,K.: "Inactivation of Escherichia coli DnaA protein by DNA polymerase III, and negative regulations for initiation of chromosomal replication."Biochimie. 81・8. 835-840 (1999)
• [文献書誌] 片山 勉: "DNAポリメラーゼの新機能:染色体複製開始の負の制御"蛋白質核酸酵素. 44・7. 845-853 (1999)