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小Maf群蛋白質は、塩基性ロイシンジッパー(b-ZIP)を持つDNA結合蛋白質(分子量約18kD)であり、二量体を形成する相手に依存してDNA結合能や転写調節能を変化させ、遺伝子発現調節を行う。本研究は、小Maf群蛋白質の構造と機能を多次元NMR法や生化学的手法で詳細に解析し、この蛋白質の構造機能相関を原子レベルで解明することを目的とする。今年度は、DNA結合部位(EHR及びb-ZIP塩基性領域)を持つが、ロイシンジッパー部位を欠くMafGフラグメント、MafG(1-76)の三次元構造解析を行った。
効率良い大腸菌発現系を用いて安定同位体標識したMafG(1-76)を調製し、一連の異種核多次元NMRスペクトルを測定した。これらのスペクトルを解析して、主鎖及び側鎖のシグナルを帰属し、また843個の構造情報を得た。これらの情報を基に構造計算を行い、MafG(1-76)の三次元溶液構造を決定した。その結果、1)3つのαヘリックスから成ること、2)N末端側23残基とC末端側12残基は、非常に運動性が高く、決まった構造を取っていないこと、3)蛋白質表面に、Arg35、Lys46、Lys53、Arg56、Arg57、Lys60から成る塩基性パッチが存在していることが明らかになった。また、小Maf群蛋白質が認識するDNAを添加すると、EHRとb-ZIP塩基性領域のNMRシグナルが変化したことから、これらの領域がDNAの認識と結合に必要十分な部位であることが推察された。今後、MafG(1-76)蛋白質(あるいはMafGそのもの)とその認識するDNAから成る複合体の三次元構造解析を行って、Mafファミリー蛋白質のDNA認識機構を詳細に明らかにする予定である。
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