2015 Fiscal Year Annual Research Report
転写因子によるRNAポリメラーゼの構造変化と転写制御のメカニズム
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15H04344
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
関根 俊一 国立研究開発法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, チームリーダー (50321774)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | RNAポリメラーゼ / 転写 / 転写因子 / 転写伸長 / 転写終結 / Ｘ線結晶構造解析 / 電子顕微鏡 / 構造機能相関 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
RNAポリメラーゼ (RNAP) による遺伝子の転写は、転写因子や新生RNAによって巧妙に制御されている。転写伸長や休止、終結におけるRNAPの構造変化および制御のメカニズムを解明するために、本年度は以下の研究を行った。
転写伸長因子が転写の休止・終結を抑制し、プロセッシブな転写伸長を保証する仕組みを解明するために、転写伸長因子を結合した状態のRNAポリメラーゼ (RNAP) 伸長複合体の結晶化・構造解析を行った。高度好熱菌ファージがコードするタンパク質gp39は、宿主である高度好熱菌RNAPに結合し、ファージ遺伝子の転写を促進する。gp39を結合した状態の高度好熱菌RNAP伸長複合体を再構成し、結晶化することに成功した。放射光を用いてＸ線回折データを収集し、現在構造解析中である。また、細菌から真核生物まで普遍的に保存されている因子であるNusGを結合した状態のRNAP伸長複合体を再構成し、結晶化を行った。並行して、転写翻訳複合体の構造解析に向けて、この複合体の電子顕微鏡を用いたデータ収集および解析にも着手した。
転写休止ないし終結のメカニズムを明らかにするために、ヘアピン等の二次構造を含むRNAを結合した転写複合体を再構成し、結晶化およびＸ線回折データ収集を行った。並行して、RNAPに結合して転写休止・終結に関与する転写因子を結合した状態の転写複合体の結晶化にも着手した。また、高度好熱菌ファージがコードするgp76は、高度好熱菌RNAPに結合して転写を阻害することが知られている。gp76を結合した状態のRNAP複合体の結晶化を行い、データ収集を行って構造解析することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
RNAポリメラーゼの構造状態を調節し、転写を制御するいくつかの因子について、それらを含む転写複合体の構造解析を順調に進めている。いつかの複合体については、関連する機能解析に着手している。
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| Strategy for Future Research Activity |
ファージのタンパク質gp39やgp76を結合したRNAポリメラーゼ(RNAP)複合体については、分解能の向上を目指しつつ、関連した機能解析を行う。NusGホモログを結合した伸長複合体については、引き続き結晶化を進めるが、X線結晶構造解析が困難な可能性もあるので、電子顕微鏡を用いた単粒子解析によるアプローチも並行して行う。また、NusGホモログは真核生物にも保存されているので、大腸菌だけでなく、酵母等のRNAPを使っての構造解析も試みる。さらに、NusGホモログを結合した伸長複合体をベースに、転写・翻訳共役複合体の再構成に着手する。転写休止・終結に関与する転写因子や、二次構造を含むRNAを結合したRNAP複合体についても、引き続き結晶構造解析ないし電子顕微鏡解析の手法を用いて取り組んでいく。
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