RNA蛋白複合体の情報発現分子機械としての動的機構

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14035251
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 嶋本 伸雄 国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 教授 (20127658)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 十川 久美子 国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 助手 (20291073)
• Keywords: 大腸菌RNAポリメラーゼ / DNAスライディング / DNAグルーブ / グルーブトラッキング / ナノ回転計

Research Abstract

多くのDNA結合タンパク質は、DNAの特定の位置(specific site)に結合した特異的複合体(specific complex)として機能する。specific complexは、タンパク質のDNA上のスライディングをとおして形成されることがあることを1993年に大腸菌RNA polymeraseを用いて証明した。スライディングはspecific complexの形成を加速する。しかし、スライディング時に塩基配列をどのようにして、読みとるのか、ということと、細胞内のRNA上のスライディングをどのようにして防いでいるかは長らく不明であった。
もし、スライディング時にタンパク質がgroove trackingを行うならば、スライディング時に常時塩基配列は読め、また、RなにはB型DNAのようなgrooveは存在しないので、上記の疑問は解決する。そこで樹脂ビーズに蛍光小球を一つ結合させ、ナノ回転計を作製した。この回転計を光ピンセットで基盤表面から2-3μmの位置に固定し(回転は自由)、DNAをトルクが伝わるように、複数のビオチンアビジン結合により固定した。
この回転計の運動を、(1)DNA無し、(2)DNAは有るが、大過剰のヘパリンや短鎖DNAをくわえて、スライディング複合体が形成できないようにした(3)DNAは有り、スライディング複合体は形成できるが、基盤は固定して、特定の方向の回転は誘起されない系(4)(3)の系で、基盤を一方向に動かし、特定の方向の回転を誘起すると、(4)の場合のみ、連続的な回転運動が観測された。
この結果はgroove trackingが存在することを証明しており、上記の問題に対する回答が得られた。

Research Products

• [Publications] Shimamoto, N.: "Movements of RNA polymerase along DNA. In Methods of Enzymology"Methods of Enzymology. (In press). (2003)
• [Publications] Susa, M., Sen, R., Shimamoto, N.: "Generality of the branched pathway in transcription initiation by Escherichia coli RNA polymerase"J. Biol. Chem.. 277. 15407-15412 (2002)
• [Publications] 嶋本伸雄: "分子レベルで見たタンパク質とDNAとの結合"総研大ジャーナル. 1. 42-47 (2002)
• [Publications] 嶋本伸雄: "ナノバイオマシン〜世界が血眼の次世代デバイスの代表"NIF NEWS. 12月号. 2-2 (2002)
• [Publications] 嶋本伸雄: "分子生物キーワード辞典第2版(RNA, RNAポリメラーゼ、(転写の)イニシエーション、(転写の)エロンゲーション、mRNA)"羊土社(In press). (2003)
• [Publications] 嶋本伸雄: "わかる実験医学(原核生物の転写反応)"羊土社(In press). (2003)