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コヒーシンは進化的に保存されたリング構造のタンパク質複合体で、リング中空に通す形でトポロジカルにDNAと相互作用する。このユニークなDNA結合を介して、コヒーシンは姉妹染色分体間接着をはじめとする染色体高次構造形成を担い、染色体分配、DNA修復、遺伝子発現制御等の制御に関与する。本研究は、精製タンパク質を用いた試験管内再構成系により、コヒーシンのトポロジカルなDNA結合の反応機構を明らかにすることによって、接着形成の分子機構を解明することを目指した。
今年度は以下の2つの進展があった。1) これまでに高速AFMによる解析で、コヒーシンはフレキシブルな構造変化を起こす様子を捉えていた。今年度はさらにAFMによる解析を進め、コヒーシンがSmcサブユニットの中央部で折れ曲り、可塑的な構造変化を起こすことがわかった。また、予備的ではあるが、DNAと結合したコヒーシンについて解析し、コヒーシンがDNA上をランダムに移動する様子が捉えられた。2) 共同研究で得られた結晶構造を元に、ローダーの種間保存部位の変異タンパク質を作製して解析したところ、DNA結合活性が大幅に減弱していることがわかった。また、同じ変異を酵母に導入したところコヒーシンのクロマチンローディングが減弱したことから、ローダーのDNA結合活性はコヒーシンのDNA結合反応の促進に機能することが示唆された。今後は、コヒーシン活性化におけるローダーのDNA結合活性の分子機構について精力的に解析を進める予定である。
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