グアニン４重鎖(G4)結合蛋白質を用いた機能的G4構造探索・制御技術の開発

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グアニン４重鎖(G4)構造は代表的な非B型DNA構造でありヒトゲノム上に37万カ所以上も存在すると推定されているが、実際それがゲノム上にどのように分布し、どのような生物学的な意義を有するかは大部分未知である。本研究では、代表的な非B型DNA構造であるグアニン４重鎖構造を細胞内で網羅的に探索する新規な方法を開発し、ゲノム上での機能的グアニン４重鎖構造のプロファイル及び細胞内での局在を明らかにする。このために、まず分裂酵母と動物細胞のG4結合タンパク質Rif1のG4結合ドメインを限定した。その結果、Rif1は分裂酵母、動物細胞ともに1) N端、C端いずれのペプチドにもG4結合能力がある。2) C端はG4親和性がN端より高い。3) パラレル型のG4に高い親和性を示す。分裂酵母Rif1は、1) C末端90アミノ酸のみで多量体化(8, 16量体化)できる。2) N末端444のアミノ酸（1-444; HEAT repeat構造）もG4と結合できるが、特異性および親和性が低い。3) C端に近い保存配列を変異すると、DNA結合能が大きく低下するとともに、8, 16量体化形成能が喪失した。動物細胞Rif1は、1) 中央に存在する天然変性タンパク質ドメインにはDNA結合能は存在しない。2) 全長Rif1タンパク質のG4構造への親和性は、C端、N端ポリペプチドより1000倍ほど高い。同様に、DHX36およびFNACJ G4ヘリカーゼのG4結合ドメインも決定しつつある。これらを酵母あるいは動物細胞で発現し、ChIPSeqによりその結合部位を決定しようとしている。G4抗体BG4や、RNA-DNAハイブリッド結合プローブを用いたゲノムワイドG4やRNA-DNAハイブリッド部位と今回作製したG4結合プローブによるゲノム上G4プロファイルを比較し、細胞内機能的G4部位のゲノム上存在状態について推測する。