高次構造に基づく転写因子の分子認識機構

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12028229
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 西村 善文 横浜市立大学, 大学院・総合理学研究科, 教授 (70107390)
• キーワード: TFIIE / 立体構造 / NMR / ウィングドヘリックス / PhoB / hTRF1 / hRap1 / DNA結合ドメイン

研究概要

本研究では高次構造に基づいてタンパク質によるDNAの分子認識機構を解析する事を目的としている。今年度はテロメア結合タンパク質のTRF1のDNA認識機構、基本転写因子のTFIIEβのコアドメインの立体構造とその機能、大腸菌の転写因子PhoBのDNA結合ドメイン/転写活性化ドメインの立体構造とその機能を解析した。
hTRF1は3本のヘリックスを持ち3本のヘリックスは3個のTrpを含む疎水的なコアで安定化されていた。DNAと相互作用する部分は、3番目の認識ヘリックスとフレキシブルアームと呼ばれるN末端領域である。認識ヘリックスがDNAの大きな溝に入り、N末端がDNAの小さな溝から巻き付くように結合する。TRF1のDNA結合ドメインがタンデムに繰り返している中のGGGTTA配列を認識できる。hRap1のMyb様モチーフの構造をNMRを用いて決定した。構造解析の結果今までのMyb様モチーフのフォールドと全く同じフォールドであったが明らかに表面構造が異なっていた。
基本転写因子のTFIIEβのコアドメインの構造を決定した。コアドメインは3本のヘリックスを持ち、さらにC末にβヘアピンが存在する。構造解析から、コアドメインは2本鎖DNA結合ドメインであることが判った。
PhoBのDNA結合/転写活性化ドメインとDNAとの複合体の構造を決定した。PhoBはN末に4本のβ鎖からなるβシート、中央部に3本のαヘリックスのバンドル構造、C末の2本の逆並行β鎖からなるβシートで安定化されている。3番目のヘリックスがDNA大きな溝に収まり特異的に認識しC末のβターンがDNAの小さな溝でリン酸骨格と相互作用し、PhoBは2個のPhoB結合部位にタンデムに結合する。

研究成果

• [文献書誌] Okuda,M.,: "Structure of the central core domain of TFIIEβ with a novel double-stranded DNA-binding surface."The EMBO Journal. 19・6. 1346-1356 (2000)
• [文献書誌] Okamura,H.,: "Structural Comparison of the PhoB and OmpR DNA-binding/transactivation Domains and the Arrangement of PhoB Molecules on the Phosphate Box."J.Mol.Biol.. 295. 1225-1236 (2000)
• [文献書誌] Sasaki,M.,: "Backbone dynamics of the c-Myb DNA-binding domain complexed with a specific DNA."J.Biochem.. 127. 945-953 (2000)
• [文献書誌] 西村善文: "構造的に見たDNA認識の普遍性と多様性(転写因子の機能-転写制御複合体形成のダイナミクス蛋白質核酸酵素 臨時増刊号Vol.45,No.9,P.1683-1693)"共立出版. 11 (2000)
• [文献書誌] 西村善文: "ウイングドヘリックス/フォークヘッド・ドメインの多様性(実験医学増刊Vol.18,No.18,p.183-189)"羊土社. 7 (2000)