2021 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the correlation between oligomer formation, DNA unwinding, and chemo-mechanical coupling of a helicase
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18K06169
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| Research Institution | The Graduate School for the Creation of New Photonics Industries |
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Principal Investigator |
横田 浩章 光産業創成大学院大学, 光産業創成研究科, 准教授 (90415547)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | １分子計測 / ナノバイオ / 核酸 / 酵素反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多くのタンパク質で見られる多量体形成は、タンパク質の活性制御などに重要な役割を果たす。代表研究者は非六量体型スーパーファミリー1ヘリカーゼUvrD が多量体を形成してDNAを効率的に巻き戻すことを明らかにした。しかし、2分子目のUvrDのDNAへの結合がどのようにDNA巻き戻しをトリガーするのか、多量体を構成する個々のUvrDがATP加水分解エネルギーをどのように使ってDNA巻き戻しをしているのかの詳細は不明である。
そこで本研究ではUvrD のDNA上での多量体形成・DNA巻き戻し機能・ATP加水分解エネルギーの化学力学共役機構の相関関係を蛍光1分子イメージングすることで明らかにすることを目指している。
2021年度は、多量体を形成できないとされるC末端40アミノ酸欠損変異体（UvrDΔ40C）が定説に反し、二量体あるいは三量体でDNAを巻き戻していることを明らかにし2020年度に出版した論文（Biophysical Journal 118, 1634～1648 (2020)）に関連して依頼された邦文総説（生物物理 61, 227-231 (2021)）および英文総説（Biophysics and Physicobiology 19, e190006_1-e190006_16 (2022)）を出版した。また、2020年度に見いだした、40アミノ酸より多くのC末端アミノ酸欠失変異体の複数分子によるDNA巻き戻し過程の解析を進めたほか、野生型より高いDNA巻き戻し活性をもつ変異体のデータの解析、ゼロモード導波路による高濃度蛍光性ATP条件下の蛍光1分子イメージング、DNA巻き戻しの1塩基分解能観察に取り組んだ。
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