大腸菌の複製開始複合体の新たな分子解剖と新たな制御因子の作動機構の解明

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22370064
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 分子生物学
• 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)
• 研究分担者: 植田 正 九州大学, 大学院・薬学研究院, 教授 (90184928)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: DnaA / DnaB / oriC / ATP / 細胞周期制御 / 染色体複製開始制御 / タンパク質高次複合体 / 試験管内再構成

研究概要

染色体DNAの複製開始には、高次なDNA-タンパク質複合体の形成が必要であり、細胞周期においてはその複合体の機能の制御が必要です。本研究ではモデル細胞として大腸菌を用い、複製起点DNAと複製開始因子DnaAタンパク質が形成する高次複合体を解析し、複製開始反応に重要な部分構造と新たな分子機構を解明しました。さらにDnaAに対する主要な制御因子を解析し、その相互作用様式を新たに解明したことに加え、新たな分子機構も解明しました。

研究成果

• [雑誌論文] The DnaA N-terminal domain interacts with Hda to facilitate replicase clamp-mediated inactivation of DnaA (2013)
  • 著者名/発表者名: Su'etsugu, M., Harada, Y., Keyamura, K., Matsunaga, C., Kasho, K., Abe, Y., Ueda, T. and Katayama, T.
  • 雑誌名: nviron. Microbiol. 巻: (印刷中)
  • DOI: DOI:10.1111/1462-2920.12147
  • 査読あり
• [雑誌論文] DnaA-binding locus datA promotes DnaA-ATP hydrolysis to enable cell cycle-coordinated replication initiation (2013)
  • 著者名/発表者名: Kasho K., and Katayama,T.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 110 ページ: 946-941
  • DOI: DOI:10.1073/pnas.1212070110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly organized DnaA-oriC complexes recruit the single-stranded DNA for replication initiation (2012)
  • 著者名/発表者名: Ozaki, S., and Katayama, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 40 ページ: 1648-1665
  • DOI: DOI:10.1093/nar/gkr832
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differentiation of the DnaA-oriC sub-complex for DNA unwinding in a replication initiation complex (2012)
  • 著者名/発表者名: Ozaki, S., Noguchi, Y., Hayashi, Y., Miyazaki, E., and Katayama, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 287 ページ: 37458-37471
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M112.371052
  • 査読あり
• [雑誌論文] table nucleotide binding to DnaA requires a specific glutamic acid residue within the AAA+ box II motif. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ozaki, S., Noguchi, Y., Nishimura, M., and Katayama, T.
  • 雑誌名: J. Struct. Biol 巻: 179 ページ: 242-250
  • DOI: DOI:10.1016/j.jsb2012.05.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] The DnaA DNA-binding domain binds to Hda to promote the inter-AAA+ domain interaction involved in the regulatory inactivation of DnaA. (2011)
  • 著者名/発表者名: Keyamura, K., and Katayama, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 286 ページ: 29336-29436
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M111.233403.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppressors of DnaA-ATP imposed overinitiation in Escherichia coli. (2011)
  • 著者名/発表者名: Lobner-Olesen, A
  • 雑誌名: Mol. Microbiol. 巻: 79 ページ: 914-928
  • DOI: DOI:10.1111/j.1365-2958.2010.07493.x
  • 査読あり
• [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. and Katayama, T.
  • 雑誌名: Mol. Microbiol. 巻: 76 ページ: 302-317
  • DOI: DOI:10.1111/j.1365-2958.2010.07074.x.
  • 査読あり
• [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. and Fujimitsu, K.
  • 雑誌名: Nature Rev. Microbiol. 巻: 8 ページ: 163-170
  • DOI: DOI:10.1038/nrmicro2314
  • 査読あり
• [雑誌論文] DnaA, ORC, and Cdc6: Similarity beyond the domains of life and diversity (2010)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, H. and Katayama, T.
  • 雑誌名: Biochem. Cell Biol 巻: 88 ページ: 49-62
  • DOI: DOI:10.1139/o09-154.
  • 査読あり
• [学会発表] A novel mechanism of a specific DnaA-binding locus datA for regulation of the replication initiator DnaA (2013)
  • 著者名/発表者名: Kasho, K. and Katayama, T.
  • 学会等名: Keystone Symposia X5/X6 DNA Replication and Recombination
  • 発表場所: Banff, Canada
  • 年月日: 20130303-08
• [学会発表] Specific inter-DnaA interaction for construction of functionally-distinct DnaA sub-complexes on the E. coli replication origin (2013)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, Y., Ozaki, S., Miyazaki, E., and Katayama,T
  • 学会等名: Keystone Symposia X5/X6 DNA Replication and Recombination. Keystone Symposia X5/X6 DNA Replication and Recombination
  • 発表場所: Banff, Canada.
  • 年月日: 20130303-08
• [学会発表] DnaA制御サイクルの再構築による解明:新たなDnaA-ATP加水分解経路と核様体構築因子の役割. (2012)
  • 著者名/発表者名: 片山勉、加生和寿、藤光和之、尾崎省吾、野口泰徳、宮崎恵里加、増田圭美、末次正幸、川上広宣.
  • 学会等名: 85回日本生化学会大会 シンポジウム「細胞周期進行とゲノムの安定な維持を支える染色体イベントの酵素学的合成生物学的再構築による解明」(オーガナイザー:正井久雄、片山 勉)
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20121214-16
• [学会発表] 大腸菌の開始複合体の解析から見えてきた基盤システム. (2012)
  • 著者名/発表者名: 片山 勉、尾崎省吾、野口泰徳、宮崎恵里加、川上広宣
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会 ワークショップ「DNA複製機構とその制御---生物種を超えた統一的理解を目指して---」
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20121211-14
• [学会発表] Finding and molecular analysis of a novel inactivation mechanism for the replication initiator DnaA by a specific chromosomal locus. (2012)
  • 著者名/発表者名: 加生和寿、片山 勉
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会 ワークショップ「Chromosome replication and its coordination with nucleo-cellular functions」(オーガナイザー:田中誠司、杉本のぞみ)
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20121211-14
• [学会発表] 大腸菌複製開始複合体の構造構築様式の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 片山 勉、尾崎省吾、野口泰徳、宮崎恵里加.
  • 学会等名: 日本遺伝学会第84回大会 ワークショップ「原核生物に習う遺伝情報安定性の維持機構の原理」
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20120924-26
• [学会発表] Dynamics in DNA unwinding of the DnaA-oriC complex (2011)
  • 著者名/発表者名: Ozaki, S. and Katayama, T.
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会シポンジウム"Frontier of reconstitution biology toward understanding of principals in dynamics of higher-order complexes"(Organizers: Katayama,T.,Iwasaki,H.)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20111213-16
• [学会発表] Architecture and mechanism for DNA unwinding of the ATP-DnaA initiation complex of the E. colichromosomal replication. (2011)
  • 著者名/発表者名: Ozaki, S. and Katayama, T.
  • 学会等名: 9th International Conference on AAA Proteins
  • 発表場所: Kumamoto
  • 年月日: 20111106-10
• [学会発表] The Interaction Mode between DnaA and Had AAA+ Proteins in Regulatory Inactivation of DnaA (2011)
  • 著者名/発表者名: Keyamura, K. and Katayama, T
  • 学会等名: 9th International Conference on AAA Proteins.
  • 発表場所: Kumamoto
  • 年月日: 20111106-10
• [学会発表] Search and analysis for novel stimulators of DARS2, DnaA-reactivating sequence 2. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kasho, K., Fujimitsu, K. and Katayama, T.
  • 学会等名: 9th International Conference on AAA Proteins.
  • 発表場所: Kumamoto
  • 年月日: 20111106-10
• [学会発表] Role for a residue within AAA+ domain of DnaA protein in stable maintenance of bound nucleotide (2011)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, Y., Ozaki, S. and Katayama, T.
  • 学会等名: 9th International Conference on AAA Proteins
  • 発表場所: Kumamoto
  • 年月日: 20111106-10
• [学会発表] DnaA不活性化因子Hdaの活性制御に必要なクランプの機能構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 増田圭美、毛谷村賢司、片山 勉
  • 学会等名: 21回 DNA 複製・組換え・ゲノム安定性制御ワークショップ
  • 発表場所: 福岡県福津市
  • 年月日: 20111025-27
• [学会発表] DnaAドメインIとクランプ-Hda複合体の相互作用様式の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原田雄二、毛谷村賢司、片山 勉
  • 学会等名: 第21回 DNA複製・組換え・ゲノム安定性制御ワークショップ
  • 発表場所: 福岡県福津市
  • 年月日: 20111025-27
• [学会発表] 大腸菌染色体の複製開始複合体のアーキテクチャアとメカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 尾崎省吾、片山 勉
  • 学会等名: 日本遺伝学会第83回大会ワークショップ「ゲノムの恒常性と可塑性を保障する高次複合体の制御機構」
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20110920-23
• [学会発表] Interaction modes between DnaA and DiaA ininitial complexes in E. coli. (2011)
  • 著者名/発表者名: Keyamura, K., Higashi, M. and Katayama, T.
  • 学会等名: Keystone Symposia on Molecular and Cellular Biology: DNA replication and Recombination
  • 発表場所: Keystone, Colorado, USA
  • 年月日: 20110227-0304
• [学会発表] DnaA, the replication initiator, is activated for the timely initiation of the chromosomal replication by a specific DNA element, DARS (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujimitsu, K., Kasho, K., Ozaki, S., Keyamura, K. and Katayama, T.
  • 学会等名: International Symposium on the Physicochemical Field for Genetic Activities
  • 発表場所: Awaji
  • 年月日: 20110124-26
• [学会発表] 大腸菌染色体複製を開始する超高次DnaA-oriC複合体の機能的制御機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾崎省吾、片山 勉
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会ワークショップ「染色体複製とその制御における超高次複合体のダイナミクス」
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20101207-10
• [学会発表] DARS, DnaA-reactivating sequence promotes exchange of DnaA-bound ADP to ATP. (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujimitsu, K., Kasho, K., Ozaki, S., Senriuchi, T. and Katayama, T.
  • 学会等名: EMBO Conference Series; Replication, Repair & Segregation of Chromosomes
  • 発表場所: Germany
  • 年月日: 20100613-17
• [学会発表] Mechanism for ATP-DnaA-dependent unwinding of duplex DNA within the chromosomal replication origin. (2010)
  • 著者名/発表者名: Shogo, O. and Katayama, T
  • 学会等名: EMBO Conference Series; Replication, Repair & Segregation of Chromosomes, Freiburg-Munzingen
  • 発表場所: Germany
  • 年月日: 20100613-17
• [図書] In "DNA Replication", Edited by Bell, S.D., Me'chali, M, and DePamphilis, M.L., Regulating DNA Replication in Bacteria (2013)
  • 著者名/発表者名: Skarstad, K. and Katayama, T
  • 総ページ数: 343-359
  • 出版者: Cold Spring Harbor Laboratory Press
• [図書] In "Escherichia coli and Bacillus subtilis; The Frontiers of Molecular Microbiology Revisited", Chromosome replication in E. coli and B. subtilis. (2012)
  • 著者名/発表者名: Su'etsugu. M., and Katayama, T.Edited by Yoshito Sadaie and Kouji Matsumoto
  • 総ページ数: 29-43
  • 出版者: Research Signpost.
• [図書] 実験医学「細胞を創る・生命システムを創る」次制御機構を備えた新たなゲノム複製系の再構成に向かって (2011)
  • 著者名/発表者名: 片山 勉
  • 総ページ数: 83-89
  • 出版者: 羊土社
• [備考] 九州大学・大学院薬学研究院・分子生物薬学分野
  • URL: http://bunsei.phar.kyushu-u.ac.jp