進化情報を用いたDNA修復酵素複合体の相互作用部位予測

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15014233
• 研究機関: 特殊法人日本原子力研究所
• 研究代表者: 由良 敬 日本原子力研究所, 計算科学技術推進センター, 研究員 (50252226)
• キーワード: DNA修復酵素 / 分子進化 / データベース / ゲノム配列 / タンパク質 / 立体構造 / ホモロジー検索 / 機能

研究概要

ゲノムは放射線や化学物質による攻撃を受け続けている。これらの攻撃の結果、ゲノム配列に変化が生じるが、生物にはこの障害を修復する機構がある。また、DNA複製の際にも複製ミスは起こっているが、そのミスもほとんどの場合は修正されている。DNAの塩基配列をある程度保存することができなければ、ゲノムにコードされている情報が変化してしまい、その生物は死にいたる。ゲノムを修復するDNA修復酵素は複合体を形成していることが、生化学的な解析および立体構造解析でわかってきた。ところが、各修復システムの全立体構造が判明しているのはまれで、単体の構造もしくはドメインの構造のみが判明している場合が多い。そこでDNA修復酵素において、立体構造が判明している各サブユニットまたはドメインのどの部分が複合体形成に関与するかを、進化的情報から抽出する方法の開発と適用を目的として本研究を開始した。本研究の結果以下の3点を達成した。
1)DNA修復関連タンパク質のアミノ酸配列、ゲノム上の位置、及び相互作用の情報を収集したデータベースを継続的に発展させた。その結果、現在133種類のDNA修復関連タンパク質が知られており、そのうちの82種類については、少なくともドメインの立体構造がホモロジーモデリングによって構築可能であることがわかった。
2)タンパク質立体構造のデータベースを用いて、20種のアミノ酸残基がタンパク質の内部に埋まる傾向を調べたところ、従来の疎水性指標とは異なる傾向にあることがわかった。
3)上記2つのデータを用いてDNA修復関連タンパク質の相互作用面を調べたところ、RuvAの他タンパク質(RuvB)との相互作用面を正しく推定することができた。また塩基除去修復酵素AAGには、他の修復関連タンパク質と相互作用しそうな表面が存在しないことが推定され、AAGが単体で損傷DNAに作用することが推定された。

研究成果

• [文献書誌] Imanishi, T.et al.: "Integrative Annotation of 21,037 Human Genes Validated by Full-Length cDNA Clones"PLoS Biology. 2・4(in press). (2004)
• [文献書誌] Kim, T.P.O.et al.: "Divergent Actins from Karyorelictean, Heterotrich and Litostome Ciliates"J.Eukaryotic Microbiology. 51(in press). (2004)
• [文献書誌] Yamaguchi, A.et al.: "Het-PDB Navi : A database for protein-small molecule interactions"J.Biochem (Tokoy). 135・1. 79-84 (2004)
• [文献書誌] Nakamura, K.et al.: "Novel types of two-domain multi-copper oxidases : Possible missing links in the evolution"FEBS Letters. 553・3. 239-244 (2003)
• [文献書誌] 由良 敬, 郷 信広: "ゲノムからみた生物の多様性と進化(五條堀孝 編集)"シュプリンガー・フェアラーク. 222 (2003)