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プラスミドDNAはバクテリア宿主の中で維持保守されるためのシステムを持っており、addiction modulesと呼ばれるtoxinとantitoxinの二種類の蛋白質で制御されている。近年のバクテリアゲノムの網羅的研究によって、その宿主染色体上にもtoxinとantitoxinの遺伝子セットが数種存在することが明らかとなってきた。しかしながら、様々なtoxinのバクテリアへの毒性とそのantitoxinによる不活性化機構はいまだ不明な点が多い。申請者は、大腸菌の遺伝子産物の一つであるYoeB(toxin)とYefM(antitoxin)の分子機構の研究を進めた。
大腸菌で共発現、共精製を経て得られたYoeB-YefM蛋白質複合体の結晶化に成功し、2.0Å分解能で立体構造解析した。YoeB-YefM複合体は1:2のヘテロ三量体を形成していた。YoeBはRNase Saなどに類似した構造を持っているが、その予測される活性部位の構造は大きく異なっていた。YefMは新規構造であり、その非対称二量体構造の一方のC末端ペプチドで排他的にYoeBを包み込むように複合体を形成していた。生化学的実験の結果から、YoeBは実際にRNase活性を有し、プリン塩基の3'側のRNA鎖を切断することが明らかとなった。また、立体構造に基づく変異体YoeBの作製によって、RNA切断に関与するYoeBの活性残基を特定することができた。さらにYoeB単独の構造解析によって、YoeB活性部位のコンフォメーション変化を誘導するYefMの阻害機構を解明することができた。これらの構造的情報に基づいて、YoeBのプリン塩基の認識とそのRNA鎖切断機構を考察することができた。
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