染色体GC含量を制御するミュ-テ-タ-遺伝子(mut T)の分子遺伝学的研究

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生物界に現存するゲノムDNAのGC含量は、広い範囲(25%〜75%)に分布している。しかし進化の過程における。このGC含量の大きな変動の要因について現在でも未知のままである。我々はこの要因の一つとして考えられる大腸菌ミュ-テ-タ-(mutT)遺伝子の解析を進めてきた。というのは、このミュ-テ-タ-は、A:T→C:Gへの一方向のトランスバ-ジョン型変異みのを上昇させるからである。実際、mutTミュ-テ-タ-株の長時間培養により、その染色体GC含量が増加することが確認されているからである。我々はこのMutTタンパク質の酵素活性を同定することから、A:T→C:Gへの特異的なトランスバ-ジョン変異生成の分子レベルでの機構を知ることができると考えた。そのため、mutT遺伝子をクロ-ニングし、その遺伝子構造を明らかにするとともに、MutTタンパク質を過剰生産させ、その精製を行った。この精製試料を用いて生化学的解析を行い、以下の結果を得た。上記トランスバ-ジョン変異生成の中間体として、dA:dGミスマッチ塩基対が予想される。実際、立体異性体のanti型dAMPとsyn型dGMPとがワトソン-クリック型塩基対合を形成しうるとするモデルが提出されている。このミスマッチをDNAポリメ-ラゼIIIが、実際形成できることを確かめた。つまりテンプレ-トにpoly(dA)、プライマ-にpoly(dT)、基質としてdGTPのみを用いた時、低頻度ながらdGMPの取込みが認められた。驚ろいたことに、この取込みを精製MutTタンパク質が完全に抑制することを見出した。この実験は、mutT変異株の表現型をよく説明できる。つまりMutTタンパク質が前駆体の中にあるsyn型dGTP分子を認識し、分解(dGTPase)していると考えると全て説明できる。その後の結果もこの予想とよく一致した。ただ現時点で、syn型dGTPではなく、微量のdGTP類似分子の存在と関与を否定はできていない。