複製とカップルしたDNA維持メチル化の構造基盤

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本研究では、複製因子PAF15が関与する複製と連携したDNA維持メチル化の構造生物学的な解明を目的とした。今年度は、DNAポリメラーゼδを加えたPAF15を含む複製サイトで形成されるタンパク質-DNA複合体 (①) と、ユビキチン化PAF15によるDNAメチル化酵素DNMT1の活性化機構の解明を目指し、ユビキチン化PAF15、DNMT1、DNAの3者複合体 (②) について解析を行った。①に関しては、昨年度までに、PAF15を含む複製サイトで形成されるタンパク質-DNA複合体のクライオ電子顕微鏡単粒子解析を行った。その結果、複合体がDNAから解離していることが明らかになった。そこで、今年度はDNAポリメラーゼδを新たなコンポーネントとして複合体に加え、複合体からのDNAの解離を防ぐことにした。この複合体のクライオ電子顕微鏡単粒子解析の結果、複合体からのDNAの解離を防ぐことには成功したが、複合体の柔軟性が高く、高分解での複合体構造の決定には至らなかった。今後、複合体中のDNAの再設計や複合体の架橋で、より高分解能での構造解析が可能であると考えている。②に関しては、昨年度までに、単体で自己活性阻害型のDNMT1がユビキチン化PAF15の結合で活性化することを生化学的な実験で明らかにした。今年度は、ユビキチン化PAF15の結合によるDNMT1の活性化機構の構造生物学的な解明に向けて、ユビキチン化PAF15、DNMT1、DNAの3者複合体のクライオ電子顕微鏡単粒子解析を行い、予備的なデータの取得に成功した。今後、複合体の調製方法を改善し、高分解能な立体構造情報からユビキチン化PAF15の結合に伴うDNMT1の構造変化を明らかにする。これにより、DNMT1の活性化機構の解明につながると考えている。