5-ハロウラシルの光反応性を利用したZ型DNAの生物学的役割の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02J10982
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 大吉 崇文 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 特別研究員(PD)
• Keywords: ハロウラシル / 光反応 / Z型DNA / ADARI / DNA結合タンパク / Zのタンパク / 8-Xチルグアニン / 5-ヨードウラシル

Research Abstract

DNAの構造は遺伝子発現など様々な過程で局所的に構造が劇的に変化することが考えられている。局所構造の中でも左巻きのZ型DNAは詳細に研究されているが、生物学的役割については不明なままである。その理由は生きた細胞内のDNAの局所構造を正しく検出することが困難であることが挙げられる。これまでに5-ハロウラシルを含むDNAの光反応性は。DNAの構造によって特徴的に変化することが見いだされている。そこで我々は細胞内のZ型DNAの検出をめざして、ADARIのN末領域に存在するDNA結合領域であるZαタンパク用い、それによって誘起されたZ型DNA内での5-ヨードウラシルの光反応性を詳細に調べた。用いたDNAはZ型構造を誘起する8-メチルグアニン(m^8G)を含むオリゴヌクレオチドd(Cm^8GCAm^8GCG)と、これに対して相補的なオリゴヌクレオチドであり5-ヨードウラシル(^IU)を含むd(CGCG^IUGCG)との2本鎖オリゴヌクレオチドである。Zαタンパク存在下においてこのオリゴマーはZ型構造をとることをCDスペクトルにより確認した。更にこの複合体の光反応性を調べたところ、5-ヨードウラシルの5'側に近接するグアニンがC2'α位の水酸化体になった生成物d(CGC)rG(UGCG)が得られた。d(CGC)rG(UGCG)をリボヌクレアーゼT1処理によって生成するd(UGCG)はZαタンパクによって誘起されるZ型構造の比と一致することが明らかとなった。以上の結果より5-ハロウラシルの光化学反応とその後の酵素分解を組み合わせることによって、生じるZ型DNA領域を検出することが原理的に可能であることが示された。生細胞中のDNAに5-ハロウラシルを取り込ませることは容易である。本検出法では細胞透過性のある光照射を用いるので生きた細胞にも適用でき、Z型構造領域が特定の遺伝子発現が起こる際に短時間出現するような場合にも利用できることが示された。

Research Products

• [Publications] 大吉崇文: "Efficient C2'α-Hydroxylation of Deoxyribose in Protein-Induced Z-Form DNA"Journal of the American Chemical Society. 125. 1526-1531 (2003)
• [Publications] 大吉崇文: "Inhibition of Transcription at a Coding Sequence by Alkylating Polyamide"Journal of the American Chemical Society. 125. 4752-4754 (2003)