2002 Fiscal Year Annual Research Report
高度好熱菌MutM蛋白質を用いた活性酸素障害DNA塩基除去修復機構の解析
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13780565
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
菅原 光明 理化学研究所, 構造生物物理研究室, 研究員 (90332288)
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| Keywords | 酸素ラジカルDNA障害 / DNA塩基除去修復 / MutM蛋白質 / X線結晶構造解析 |
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| Research Abstract |
酸素呼吸の代謝の過程で生じる酸素ラジカル種はDNAに様々な傷害をひきおこし、細胞死や癌化の原因となる。特に8-オキソグアニン(GO)は、シトシンともアデニンとも塩基対を形成し、突然変異を引き起こす。MutM蛋白質はGOによる変異を防ぐ修復酵素として、傷害GO : C塩基対からGO塩基を除去し、生じた脱塩基部位の3'側と5'側を両方切断する塩基除去修復酵素である。
我々は既に、高度好熱菌Thermus thermophilus HB8由来のMutM蛋白質の1.9Å分解能でのX線結晶構造解析を行い。MutM分子の2つのドメイン間に分子表面静電ポテンシャルは正である大きな溝があり、触媒反応に重要なN末端のプロリン残基が溝の底に位置しやホモログ間で保存されたアミノ酸残基はこのプロリンの周りに集中していた。また、DNA結合が示唆されていたZINCフィンガーモチーフの他に、多くの塩基除去修復酵素にみられるヘリックス・ヘアピン・ヘリックスモチーフと類似のヘリックス2ターンヘリックスもDNA結合の溝に位置していた。MutMと傷害DNAの相互作用を予測するために、複合体モデルを作成し分子動力学計算を行った。この結果、得られたモデルから、MutMの溝にある保存された残基がDNAの傷害塩基対を被うように作用し、触媒反応に重要な働きをすることが予想された。特に2つのDNA結合モチーフは、他の塩基除去修復酵素と同様の機能を果たしていると考えられた。反応機構についてはDNA鎖の3'側と5'側を両方切る活性に対応する2つの触媒基Glu2,Glu5のうちGlu5をAlaに置換したE5Aの活性は、野生型タンパク質とほとんど同じであった。それに対し、Glu2をAlaに置換したE2Aでは、グリコシラーゼ活性が大きく低下していたが、結合過程やAPリアーゼ活性は、野生型とほとんど同じであることが示された。また、傷害塩基対に直接作用することが予想されたArg99をAlaに置換した変異型酵素R99Aについては、DNA結合能が野生型よりも大きく低下していることが示された。
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Research Products
(1 results)
