染色体複製開始タンパク質の機能制御因子とその作動メカニズムの解析

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17080005
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 片山 勉 九州大学, 大学院・薬学研究院, 教授 (70264059)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2009
• キーワード: DNA複製 / 複製開始 / DnaA / DiaA / ヘリカーゼ / DARS / 試験管内再構成 / タンパク質複合体

研究概要

染色体DNAの複製開始反応は、細胞の増殖を制御する重要なポイントです。大腸菌の染色体複製を開始させるDnaA蛋白質には、開始反応を起こせる活性型と起こせない不活性型とがあります。本研究で初めて、DnaAを活性型に変換するDARS因子(染色体上の特殊なDNA配列)とその作動機構、DnaA結合因子DiaAの開始反応促進機構、複製開始後にDnaAを不活性化する因子Hdaの作動機構が明らかになりました。

研究成果

• [雑誌論文] Novel essential residues of Hda for interaction with DnaA in the regulatory inactivation of DnaA: Unique roles for Hda AAA+ Box VI and VII motifs (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, K., Katayama, T.
  • 雑誌名: Mol. Microbiol. 76 ページ: 302-317
• [雑誌論文] Regulation of the replication cycle: Conserved and diverse regulatory systems for DnaA and oriC (2010)
  • 著者名/発表者名: Katayama, T., Ozaki, S., Keyamura, K., Fujimitsu, K.
  • 雑誌名: Nature Rev. Microbiol. 8 ページ: 163-170
• [雑誌論文] DnaA, ORC, and Cdc6: Similarity beyond the domains of life and diversity. Biochem (2010)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, H., Katayama, T.
  • 雑誌名: Cell Biol. 88 ページ: 49-62
• [雑誌論文] Specific genomic sequences of E. coli promote replicational initiation by directly reactivating ADP-DnaA (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujimitsu, K., Senriuchi, T., Katayama, T.
  • 雑誌名: Genes Dev. 23 ページ: 221-1233
• [雑誌論文] DiaA dynamics are coupled with changes in initial origin complexes leading to helicase loading. (2009)
  • 著者名/発表者名: Keyamura, K., Abe, Y., Higashi, M., Ueda, T., Katayama, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 284 ページ: 25038-25050
• [雑誌論文] A. Loss of Hda activity stimulates replication initiation from I-box, but not R4 mutant origins in Escherichia coli (2009)
  • 著者名/発表者名: Riber, L., Fujimitsu, K., Katayama, T., Lobner-Olesen
  • 雑誌名: Mol. Microbiol. 71 ページ: 107-22
• [雑誌論文] DnaA structure, function, and dynamics in the initiation at the chromosomal origin (2009)
  • 著者名/発表者名: Ozaki, S., Katayama, T.
  • 雑誌名: Plasmid 62 ページ: 71-82
• [雑誌論文] A common mechanism for the ATP-DnaA-dependent formation of open complexes at the replication origin. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ozaki, S., Kawakami, H., Nakamura, K., Fujikawa, N., Kagawa, W., Park, S. -Y., Yokoyama, S., Kurumizaka, H., Katayama, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 283 ページ: 8351-8362
• [雑誌論文] Hda monomerization by ADP binding promotes replicase clamp-mediated DnaA-ATP hydrolysis (2008)
  • 著者名/発表者名: Su'etsugu, M., Nakamura, K., Keyamura, K., Kudo, Y., Katayama, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 283 ページ: 36118-36131
• [雑誌論文] Modes of over-initiation, dnaA gene expression and the inhibition of cell division in a novel cold-sensitive hda mutant in Escherichia coli J. (2008)
  • 著者名/発表者名: Fujimitsu, K., Su'etsugu, M., Yamaguchi, Y., Mazda, K., Fu, N., Kawakami, H., Katayama, T.
  • 雑誌名: Bacteriol. 190 ページ: 5368-5381
• [雑誌論文] Roles for the AAA+ motifs of DnaA in the initiation of DNA replication (2008)
  • 著者名/発表者名: Katayama, T.
  • 雑誌名: Biochem. Soc. Trans. 36 ページ: 78-82
• [雑誌論文] The interaction of DiaA and DnaA regulates the replication cycle in E. coli by directly promoting ATP-DnaA-specific initiation complexes (2007)
  • 著者名/発表者名: Keyamura, K., Fujikawa, N,, Ishida, T., Ozaki, S., Su'etsugu, M., Fujimitsu, K., Kagawa, W., Yokoyama, S., Kurumizaka, H., Katayama, T.
  • 雑誌名: Genes Dev. 21 ページ: 2083-2099
• [雑誌論文] Structure and function of DnaA N-terminal domains: Specific sites and mechanisms in inter-DnaA interaction and in DnaB helicase loading on oriC (2007)
  • 著者名/発表者名: Abe, Y., Jo, T., Matsuda, Y., Matsunaga, C., Katayama, T., Ueda, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 282 ページ: 17816-17827
• [雑誌論文] Assignment of 1H, 13C and 15N resonances of N-terminal domains of DnaA protein (2007)
  • 著者名/発表者名: Abe, Y., Watanabe, N., Yoshida, Y., Ebata, F., Katayama, T., Ueda, T.
  • 雑誌名: Biomol. NMR Assign. 1 ページ: 57-59
• [雑誌論文] The exceptionally tight affinity of DnaA for ATP/ADP requires a unique aspartic acid residue in the AAA+ sensor 1 motif (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, H., Ozaki, S., Suzuki, S., Nakamura, K., Senriuchi, T., Su'etsugu, M., Fujimitsu, K., Katayama, T.
  • 雑誌名: Mol. Microbiol. 62 ページ: 1310-1324
• [雑誌論文] The DnaA homolog of the hyperthermophilic eubacterium Thermotoga maritima forms an open complex with a minimal 149-bp origin region in an ATP-dependent manner (2006)
  • 著者名/発表者名: Ozaki, S., Fujimitsu, K., Kurumizaka, H., Katayama, T.
  • 雑誌名: Genes Cells 11 ページ: 425-438
• [雑誌論文] An isolated Hda-clamp complex is functional in the regulatory inactivation of DnaA and DNA replication (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, H., Su'etsugu, M., Katayama, T.
  • 雑誌名: J. Struct. Biol. 156 ページ: 220-229
• [雑誌論文] Involvement of the Escherichia coli folate-binding protein YgfZ in RNA modification and regulation of chromosomal replication initiation (2006)
  • 著者名/発表者名: Ote, T., Hashimoto, M., Ikeuchi, Y., Su'etsugu, M., Suzuki, T., Katayama, T., Kato, J.
  • 雑誌名: Mol. Microbiol. 59 ページ: 265-274
• [雑誌論文] Formation of an ATP-DnaA-specific initiation complex requires DnaA arginine-285, a conserved motif in the AAA+ protein family (2005)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, H., Keyamura, K., Katayama, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 280 ページ: 27420-27430
• [雑誌論文] Protein associations in DnaA-ATP hydrolysis mediated by the Hda-replicase clamp complex. (2005)
  • 著者名/発表者名: Su'etsugu, M., Shimuta, T., Ishida, T., Kawakami, H., Katayama, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 280 ページ: 6528-6536
• [雑誌論文] Cell size and nucleoid organization of engineered Escherichia coli cells with a reduced genome. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hishimoto, M., Ichimura, Y., Mizoguchi, H., Tanaka, K., Fujimitsu, K., Keyamura, K., Ote, T., Yamakawa, T., Yamazaki, Y., Mori, H., Katayama, T., Kato, J.
  • 雑誌名: Mol. Microbiol. 55 ページ: 137-149
• [雑誌論文] Crystal structure of a biologically functional form of PriB from Escherichia coli reveals a potential single-stranded DNA-binding site. Biochem (2005)
  • 著者名/発表者名: Shioi, S., Ose, T., Maenaka, K., Shiroishi, M., Abe, Y., Kohda, D., Katayama, T., Ueda, T.
  • 雑誌名: Biophys. Res. Commun. 326 ページ: 766-776
• [学会発表] 染色体複製開始タンパク質の機能制御因子とその作動メカニズムの解析:まとめと展望 (2010)
  • 著者名/発表者名: 片山勉
  • 学会等名: 最終回「染色体サイクル」特定領域会議
  • 発表場所: 霧島
  • 年月日: 20100301-20100303
• [学会発表] Novel fundamental mechanism regulating the replicational initiation in E. coli (2009)
  • 著者名/発表者名: Katayama, T., Keyamura, K., Fujimitsu, K., Ozaki, S., Shinozuka, S., Hatano, T., Niki, H.
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会ワークショップ「Frontier of Bacterial Cell Duplication」
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20091209-20091212
• [学会発表] DnaAと複製クランプに依存したDnaA不活性化因子Hdaの活性制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中村賢太、末次正幸、片山勉
  • 学会等名: 第20回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
  • 発表場所: 彦根市
  • 年月日: 20091101-20091103
• [学会発表] Functional mechanism and regulation for the E. coli chromosomal replication initiator DnaA (2009)
  • 著者名/発表者名: Katayama, T.
  • 学会等名: 12th Asia-Pacific International Molecular Biology Network Conference
  • 発表場所: Penang, Malaysia
  • 年月日: 20091027-20091028
• [学会発表] 大腸菌染色体複製イニシエーターDnaAは特異的なDNA配列上で高次複合体を形成し活性化される (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤光和之、片山勉
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会シンポジウム「高次タンパク質複合体構造の変遷によるDNA複製の進行制御」
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20091021-20091024
• [学会発表] 大腸菌の複製開始因子DnaAの構造、機能、および制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 片山勉
  • 学会等名: 日本遺伝学会第81回大会シンポジウム「日本のDNA複製研究の過去、現在、未来」
  • 発表場所: 信州大学
  • 年月日: 20090916-20090918
• [学会発表] 大腸菌の複製開始複合体形成におけるDiaA-DnaA相互作用メカニズムの解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 毛谷村賢司、東雅裕、片山勉
  • 学会等名: 日本遺伝学会第81回大会
  • 発表場所: 信州大学
  • 年月日: 20090916-20090918
• [学会発表] The replication initiator DnaA is reactivated in a specific nucleoprotein complex (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujimitsu, K., Senriuchi, T., Katayama, T.
  • 学会等名: 8th International Conference on AAA Proteins
  • 発表場所: Tronto, Canada
  • 年月日: 20090712-20090716
• [学会発表] AAA+ domain-specific interaction of Hda with DnaA in the replicase clamp-mediated DnaA-ATP hydrolysis (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, K., Katayama, T.
  • 学会等名: 8th International Conference on AAA Proteins
  • 発表場所: Tronto, Canada
  • 年月日: 20090712-20090716
• [学会発表] DARS:大腸菌DnaAを活性化する新規染色体DNA因子 (2009)
  • 著者名/発表者名: 片山勉
  • 学会等名: 第5回「染色体サイクル」特定領域会議
  • 発表場所: 伊豆市
  • 年月日: 20090615-20090617
• [学会発表] Functional regulation of Hda, a replicase clamp-binding protein that promotes the regulatory inactivation of DnaA in E. coli (2008)
  • 著者名/発表者名: Su'etsugu, M., Nakamura, K., Keyamura, K., Katayama, T.
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会/第81回日本生化学会大会合同大会シンポジウム「染色体サイクルの制御機構」
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20081209-20081212
• [学会発表] Mechanism and Regulation for ATP-DnaA Assembly and Duplex DNA Unwinding on the E. coli Chromosomal Origin oriC (2008)
  • 著者名/発表者名: Katayama, T.
  • 学会等名: 6th 3R (Replication, Recombination, Repair) Symposium
  • 発表場所: Kakegawa, Japan
  • 年月日: 20081027-20081030
• [学会発表] Mechanisms of ATP-DnaA Assembly and Duplex DNA Unwinding for the Initiation of DNA Replication in Reconstituted Systems (2008)
  • 著者名/発表者名: Katayama, T.
  • 学会等名: The 17th RIKEN CDB Meeting "Towards Synthesis of Cells"
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20081014-20081015
• [学会発表] DnaAによる2重鎖開裂における複製起点の最小機能構造 (2008)
  • 著者名/発表者名: 尾崎省吾, 片山勉
  • 学会等名: 第80回日本遺伝学会大会ワークショップ「染色体機能とDNAトランスアクション」
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20080903-20080905
• [学会発表] Analysis on Mechanisms of ATP-DnaA Assembly on oriC and Duplex Unwinding (2008)
  • 著者名/発表者名: Katayama, T., Ozaki, S., Keyamura, K., Kawakami, H., Fujikawa, N., Kagawa, W., Nakamura, K., Fujimitsu, K., Su'etsugu, M., Yokoyama, S., Kurumizaka, H.
  • 学会等名: EMBO Workshop on Replication & Segregation of Chromosomes
  • 発表場所: Geilo, Norway
  • 年月日: 20080616-20080620
• [学会発表] 新規因子DiaA蛋白質を含む, 複製開始複合体の構造とメカニズム (2008)
  • 著者名/発表者名: 片山勉, 毛谷村賢司, 尾崎省吾, 藤川乃り映, 香川亘, 川上広宣, 中村賢太, 石田琢磨, 末次正幸, 藤光和之, 横山茂之, 胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第8回蛋白質科学会年会ワークショップ「構造から理解するDNA結合タンパク質の機能」
  • 発表場所: 東京都江戸川区
  • 年月日: 20080610-20080612
• [学会発表] A novel initiation-stimulator DiaA directly promotes ATP-DnaA-specific initiation complexes in E. coli (2008)
  • 著者名/発表者名: Keyamura, K., Fujikawa, N., Ishida, T., Ozaki, S., Su'etsugu, M., Fujimitsu, K., Kagawa, W., Yokoyama, S., Kurumizaka, H., Katayama, T.
  • 学会等名: Keysone Symposia in Molecular and Cellular Biology: DNA Replication and Recombination
  • 発表場所: Santa Fe, NM, USA
  • 年月日: 20080210-20080215
• [学会発表] DnaAによる複製開始複合体の形成と2重鎖開裂機構モデル (2007)
  • 著者名/発表者名: 片山勉、尾崎省吾、川上広宣、中村賢太、藤川乃り映、香川亘、横山茂之、胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会合同大会ワークショップ「複製開始複合体形成のダイナミクスと分子制御」(オーガナイザー:片山勉、西谷秀男)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20071211-20071215
• [学会発表] DnaA結合因子DiaA蛋白質による複製開始の制御機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 片山勉、毛谷村賢司、藤川乃り映、石田琢磨、尾崎省吾、末次正幸、藤光和之、香川亘、横山茂之、胡桃坂仁志
  • 学会等名: 日本遺伝学会第79回大会、ミニシンポジウム「染色体の複製機構とゲノム安定性」
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 20070919-20070921
• [学会発表] Role for specific residues of DnaA AAA+ domain in duplex DNA unwinding during the initiation of chromosomal replication (2007)
  • 著者名/発表者名: Ozaki, S., Kawakami, H., Nakamura, N., Fujikawa, N., Kagawa, W., Yokoyama, S., Kurumizaka, H., Katayama, T.
  • 学会等名: 7th International Meeting on AAA Proteins
  • 発表場所: Royal Agricultural College, Cirencester, UK
  • 年月日: 20070909-20090913
• [学会発表] Biochemical analysis of DnaA AAA+ domain on the ATP-dependent regulation for the initiation of chromosomal replication (2007)
  • 著者名/発表者名: Katayama, T., Ozaki, S., Kawakami, H., Nakamura, N., Keyamura, K., Fujikawa, N., Kagawa, W., Yokoyama, S., Kurumizaka, H.
  • 学会等名: 7th International Meeting on AAA Proteins
  • 発表場所: Royal Agricultural College, Cirencester, UK
  • 年月日: 20070909-20070913
• [学会発表] DnaA蛋白質の特異的AAA+領域を介した複製開始点開裂のメカニズム、日本分子生物学会2006フォーラム (2006)
  • 著者名/発表者名: 尾崎省吾、川上広宣、中村賢太、胡桃坂仁志、片山勉
  • 学会等名: シンポジウム「染色体複製開始サイクルの分子機構と制御スイッチ」(世話人:片山勉、西谷秀男)
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20061206-20061208
• [学会発表] 特異的なDNA配列による大腸菌染色体複製イニシエーターDnaAの再活性化 (2006)
  • 著者名/発表者名: 藤光和之、千里内啓行、片山勉
  • 学会等名: 第18回DNA複製ワークショップ
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 20061030-20061101
• [学会発表] 大腸菌スライディングクランプ新規相互作用因子の同定とその機能解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 松田雄作、片山勉
  • 学会等名: 第18回DNA複製ワークショップ
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 20061030-20061101
• [学会発表] Analysis on molecular mechanism of the clamp/Hda-dependent DnaA-ATP hydrolysis and on a novel role for the clamp EMBO Workshop (2006)
  • 著者名/発表者名: Katayama, T., Matsuda, Y., Kawakami, H., Su'etsugu, M.
  • 学会等名: Cell Cycle and Cytoskeletal Elements in Bacteria
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 20060823-20060827
• [学会発表] The nucleotide-dependent activation of Hda in the replicase clamp-mediated DnaA-ATP hydrolysis in Escherichia coli, EMBO Workshop (2006)
  • 著者名/発表者名: Su'etsugu, M., Keyamura, K., Kudo, Y., Nakamura, K., Katayama, T.
  • 学会等名: Cell Cycle and Cytoskeletal Elements in Bacteria
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 20060823-20060827
• [学会発表] Mechanism in the ATP-specific Conformational Activation of the Initiation Complex by DnaA initiator, The First International Symposium on the MEXT Priority Research Project (2006)
  • 著者名/発表者名: Katayama, T., Ozaki, S., Kawakami, H., Kurumizaka, H.
  • 学会等名: he Chromosome Cycle (A Satellite Meeting of 20th IUBMB International Congress of Biochemistry and Molecular Biology & 11th FAOBMB Congress)
  • 発表場所: Sanjo Conference Hall (Tokyo University Hongo Campus)
  • 年月日: 20060626-20060627
• [学会発表] Analysis on Structure and Regulation of a Bacterial Initiation Complex (2005)
  • 著者名/発表者名: Katayama, T., Kawakami, H., Ozaki, S., Kurumizaka, H.
  • 学会等名: 第28回日本分子生物学会年会、シンポジウム「複製装置の集合と維持」
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20051207-20051210
• [学会発表] クランプ依存性DnaA不活化機構におけるHdaの機能構造とヌクレオチド依存性 (2005)
  • 著者名/発表者名: 末次正幸、工藤由佳、毛谷村賢司、松永千佳、紫牟田透、石田琢磨、川上広宣、片山勉
  • 学会等名: 第28回日本分子生物学会年会、ワークショップ「タンパク質構造から展開するDNA複製システムのダイナミクス」(世話人:石野良純、片山勉)
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20051207-20051210
• [学会発表] DnaA結合性ATPの複製開始複合体形成における役割 (2005)
  • 著者名/発表者名: 川上広宣、尾崎省吾、鈴木滋夫、中村賢太、千里内啓行、毛谷村賢司、末次正幸、藤光和之、片山勉
  • 学会等名: 第28回日本分子生物学会年会、ワークショップ「細胞機能のキープレイヤーAAA+タンパク質の世界」
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20051207-20051210
• [学会発表] 毛谷村賢治染色体複製開始におけるATP依存的高次複合体形成の分子機構 (2005)
  • 著者名/発表者名: 片山勉、川上広宣、尾崎省吾、藤光和之
  • 学会等名: 日本遺伝学会第77回大会ミニシンポジウム「大腸菌の染色体ダイナミクス」(世話人:堀内嵩、片山勉)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20050927-20050929
• [学会発表] DARS: the chromosomal locus for reactivation of the replication initiator DnaA in E. coli
  • 著者名/発表者名: Fujimitsu, K., Kasho, K., Senriuchi, T., Ohyama, H., Katayama, T.
  • 学会等名: International Symposium on Chromosomal Cycle and Genome Dynamics
  • 発表場所: Nasu, Tochigi, Japan
• [図書] 染色体サイクル(正井久雄、升方久夫、釣本敏樹、仁木宏典、篠原彰編集, 大腸菌の染色体複製開始制御機構) (2009)
  • 著者名/発表者名: 片山勉
  • 総ページ数: 343-349
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 細胞工学(複製再開始抑制の分子機構実験医) (2008)
  • 著者名/発表者名: 片山勉
  • 総ページ数: 974-979
  • 出版者: 秀潤社
• [図書] 染色体サイクル(正井久雄, 渡邊嘉典編集, 複製再開始抑制の分子機構実験医) (2007)
  • 著者名/発表者名: 片山勉
  • 総ページ数: 49-55
  • 出版者: 羊土社
• [図書] タンパク質実験マニュアル(胡桃坂仁志編集, 大腸菌DnaA) (2006)
  • 著者名/発表者名: 毛谷村賢司、尾崎省吾、片山勉
  • 総ページ数: 7-14
  • 出版者: 朝倉書店
• [備考]
  • URL: http://bunsei.phar.kyushu-u.ac.jp/