組換えと複製におけるHolliday構造の形成と解離の機構

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13141203
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 品川 日出夫 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (40029799)
• 研究分担者: 筒井 康博 大阪大学, 微生物病研究所, 学術特別研究員 ; 菱田 卓 大阪大学, 微生物病研究所, 助手 (60335388) ; 岩崎 博史 横浜市立大学, 大学院・総合理学研究科, 助教授 (60232659) ; 石野 良純 生物分子工学研究所, 主席研究員 ; 森川 耿右 生物分子工学研究所, 部長(研究職) (80012665)
• キーワード: DNA組換え / Holliday構造 / RuvABC / 出芽酵母 / 分裂酵母 / MGS1遺伝子 / RAD6-RAD18

研究概要

相同的DNA組換えの中間体Holliday構造は組換えだけでなく、複製フォークの阻害によっても形成される。本研究においては、先ず原核生物で我々が発見したHolliday構造の解離に関わるRuvABCタンパク質の反応機構を解析した。本年度は特にHolliday junctionを移動させるモータータンパクのドメインIに存在するユニークなβヘアピンがRuvAタンパクのドメインIIIと特異的に相互作用し、この相互作用がATP水解活性やモーター機能の促進に必須であることを明らかにした。
分裂酵母で相同組換えの中期過程でRhp51と相互作用して、組換え中間体を形成すると考えられるタンパク質群の相互作用をtwo-hybrid法などで解析し、出芽酵母やヒトの系と比較した。その結果、これら3種はホモログ間で似た相互作用を示すことがわかったが、分裂酵母の方が出芽酵母よりヒトにより類似性が高かった。
Mgs1タンパク質のホモログは大腸菌RuvBタンパクと中央領域に相同性が見られるが、このタンパクのホモログはバクテリアから真核生物迄全ての種で高度に保存されている。我々は出芽酵母のMgs1タンパク質がDNA依存性のATP水解活性をもち、DNAをアニールする活性をもつことを発見した。MGS1遺伝子はDNAの正確な複製に必要で、フォーク進行の阻害を乗り越える機能をもつことを明らかにした。本研究によって真核生物は複製フォークの阻害を克服する経路としてRad6-Rad18複製阻害乗り越え経路、Rad52-Rad51の組換え修復経路に加えてMgs1経路が存在することが示された。RAD6とMGS1遺伝子の欠損は合成致死である。

研究成果

• [文献書誌] Hishida, T., T.Ohno, H.Iwasaki, H.Shinagawa: "Saccharomyces cerevisiae MGS1 is essential in strains deficient in the RAD6-dependent DNA damage tolerance phthway"EMBO J.. 21・6. 1-11 (2002)
• [文献書誌] Tsutsui, Y., FK.Khasanov, H.Shinagawa, H.Iwasaki, VI.Basgkirov: "Multiple interactions among the components of the recombinational DNA repair system in Schizosaccharomyces pombe"Genetics. 159・1. 91-105 (2001)
• [文献書誌] Hishida T., H.Iwasaki, T.Ohno, T.Morishita H.Shinagawa: "A yeast gene, MGS1, encoding a DNA-dependent AAA^<(+)> ATPase is required to maintain genome stavility"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 98・15. 8283-8289 (2001)
• [文献書誌] Han Y.-W., H.Iwasaki, T.Miyata, K.Mayanagi, K.Yamada, K.Morikawa, H.Shinagawa: "A unique beta-hairpin protruding from AAA^+ ATPase domain of RuvB motor protein is involved in the interaction with RuvA DNA recognition protein for Branch migration of Holliday junctions"J.Biol.Chem.. 276・37. 35024-35028 (2001)
• [文献書誌] Oyama, T., Y.Ishino, I.K., Cann, S.Ishino.K.Morikawa: "Atomic structure of the clamp loader small subunit from Pyrococcus furiosus"Mol.Cell.. 8・2. 455-463 (2001)
• [文献書誌] Nishino, T., K.Komori, Y.Ishino, K.Morikawa: "Dossection of the regional roles of the archaeal Holliday junction resolvase Hjc by structural and mutational analyses"J.Biol.Chem.. 276・38. 35735-35740 (2001)