LINEのレトロトランスポジションに必須な機能領域の解明

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15370003
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 藤原 晴彦 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (40183933)
• キーワード: non-LTRレトロトランスポゾン / LINE / 転移機構 / レトロトランスポジション / テロメア / SART / 逆転写酵素 / ORF1

研究概要

昨年に引き続き、昆虫のテロメア反復配列にだけ転移するLINE(SART)をテロメアに転移させ効率的に検出する系を用い、LINEの転移に必須と考えられる機能領域を解析した。
1 ORF1内部の機能解析
LINEがゲノムDNAに転移するには細胞質から核への移行が必要であるがそのメカニズムはわかっていない。in vivo転移アッセイにより機能構造を解析した結果、C末端部分のZnフィンガーが転移に必須であり、ORF1同士の相互作用とRNAへの結合に必須であることが判った。さらに、ORF1内部にはテロメア結合に必須な領域が存在することを生化学的解析により明らかにした。
2 逆転写ドメインの機能領域
LINEの転移は標的DNAの切断と同時に逆転写がおこることから、レトロウィルスやLTR型レトロトランスポゾンとは異なる性質の逆転写酵素をコードしている可能性が高い。バキュロウィルス感染細胞から細胞抽出液を調製したin vitro転移系を利用し、逆転写酵素活性に必要な領域の機能領域の解析を行った。
3 ENドメインの機能構造の解明
LINEの転移の第一段階である切断を起こすENドメインの機能構造を解明するために、テロメアに特異的に転移するSART1のエンドヌクレアーゼ領域を大腸菌で発現させ、結晶構造を解明した。進化的に近縁なAPエンドヌクレアーゼとは異なった特異的なループ構造が見られ、生化学的解析の結果とあわせ、部位特異的な切断に関わる機能構造をほぼ明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Novel motifs in 3'-untranslated region required for precise reverse transcription start of telomere specific LINE.SART1 (2004)
  • 著者名/発表者名: Osanai, M., Takahashi, H., Kojima, K.K., Hamada, M., Fuiiwara, H.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 24 ページ: 7902-7913
• [雑誌論文] Crystal structure of the endonuclease domain encoded by the telomere specific LINE.TRAS1 (2004)
  • 著者名/発表者名: Maita, N., Anzai, T., Aoyagi, H., Mizuno, H., Fujiwara, H.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 279 ページ: 41067-41076
• [雑誌論文] テロメア特異的LINEの転移メカニズムと適応戦略 (2004)
  • 著者名/発表者名: 藤原晴彦
  • 雑誌名: 蛋白質・核酸・酵素 49 ページ: 2090-2096
• [雑誌論文] 染色体の端に共生するもの-昆虫の特異なテロメア構造 (2004)
  • 著者名/発表者名: 藤原晴彦
  • 雑誌名: 現代化学 399 ページ: 41-46
• [雑誌論文] 変身する昆虫-ホルモンによる適応戦略 (2004)
  • 著者名/発表者名: 藤原晴彦
  • 雑誌名: 現代化学 401 ページ: 27-31
• [雑誌論文] 昆虫を彩る色と模様-擬態紋様の謎 (2004)
  • 著者名/発表者名: 二橋亮, 藤原晴彦
  • 雑誌名: 現代化学 403 ページ: 55-60