三重鎖DNA結合蛋白質の高次構造と三重鎖DNA認識機構

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13670133
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 鳥越 秀峰 東京理科大学, 理学部第一部, 講師 (80227678)
• 研究分担者: 緒方 一博 横浜市立大学, 医学部, 教授 (90260330)
• キーワード: 三重鎖DNA / 三重鎖DNA結合蛋白質 / STM1蛋白質 / 分子認識

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Hoogsteen型の水素結合をすることにより形成される。pur・pyr配列は真核生物のゲノム中に広く分布し、遺伝子発現の調節領域や組み換えのホットスポットに位置することから、三重鎖DNAが遺伝子発現調節や組み換えに関与すると考えられている。本研究課題では三重鎖DNAに特異的に結合する蛋白質として最近単離されたSTM1蛋白質を解析した。
昨年度の研究では、大腸菌内でT7プローモーターを用いてSTM1蛋白質を発現する系を構築したが、本年度の研究では、大腸菌内でtacプローモーターを用いてグルタチオンS-トランスフェラーゼとの融合蛋白質としてSTM1蛋白質を発現する系を構築した。STM1蛋白質の発現量は向上し、発現した蛋白質は昨年と同様にして単品にまで精製することができた。また昨年度の研究では、二重鎖DNAやG-rich単鎖DNAよりも、ホモプリン・ホモピリミジン二重鎖DNAにホモプリン単鎖が結合した三重鎖DNA(Pur triplex)に対してSTM1蛋白質が最も強く結合することを明らかにしている。本年度の研究では、G-rich単鎖が折り畳まってできる四重鎖DNA(G-tetramer)に対してもSTM1蛋白質がある程度強く結合することを明らかにした。ただG-tetramerへの結合の強さはPur triplexへの結合よりも5-6倍弱かった。染色体末端のテロメア領域にG-rich単鎖が突出しており、四重鎖DNAを形成し得るということを考えあわせると、STM1蛋白質はテロメア領域の構造維持にも関与している可能性が考えられる。また本年度の研究では、これらの核酸構造との相互作用にSTM1蛋白質のC末端領域が関与していることが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Torigoe, H., Sato, S., Yamashita, K., Obika, S., Imanishi, T., Takenaka, S.: "Binding of Threading Intercalator to Nucleic Acids : Thermodynamic Analyses"Nucleic Acids Res.. 30, s2. 55-56 (2002)
• [文献書誌] Torigoe, H., Hari, Y., Obika, S., Imanishi, T.: "Triplex Formation Involving 2',4'-BNA with Isoquinolone Base Analogue : Efficient and Selective Recognition of C:G Interruption"Nucleic Acids Res.. 30, s2. 183-184 (2002)
• [文献書誌] Torigoe, H., Hari, Y., Obika, S., Imanishi, T.: "Triplex Formation Involving 2'-O,4'-C-Methylene Bridged Nucleic Acid (2',4'-BNA) with 2-Pyridone Base Analogue : Efficient and Selective Recognition of C:G Interruption"Nucleosides, Nucleotides & Nucleic Acids. (In press). (2003)
• [文献書誌] Torigoe, H., Hari, Y., Obika, S., Imanishi, T.: "Triplex Formation Involving 2'-O,4'-C-Methylene Bridged Nucleic Acid (2',4'-BNA) with 1-Isoquinolone Base Analogue : Efficient and Selective Recognition of C:G Interruption"Nucleosides, Nucleotides & Nucleic Acids. (In press). (2003)