転写制御タンパク質の高次構造とDNA結合様式の解析

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本研究の目的は外来薬物代謝酵素P4501Λ1の発現調節に関与する転写制御タンパク質群を大腸菌で大量発現させ高次構造とDNA結合方式を解析することである。P-4501Λ1の遺伝子5'上流には構成的発現に関与するBTE (Basic transcriptional element)、誘導的発現に必要なXRE (Xenobioticresponsive element)の2種類の転写制御領域があり、各々に転写制御タンパク質が結合する。BTEに結合する転写因子BTEBのDNA結合活性には3回連続するZn-フィンガーモチーフとそのN末端側に隣接する塩基性の領域が必要である。このDNA結合領域を大腸菌で大量発現させ、精製を完了した。13-C、15-Nでダブルラベルしたタンパク質の高次構造は東京都臨床医学総合研究所の稲垣冬彦博士の協力により、三重共鳴三次元NMR法による解析が順調に進行中である。現在、約70%のシグナルの同定が完了している。さらに、このタンパク質とDNAとの複合体の高次構造解析も試み、DNAの結合によるタンパク質の動的構造変化を明らかにし、タンパク質とDNAの相互作用をより詳細に検討する予定である。P4501Λ1の誘導的発現に必要なXRE領域に結合するタンパク質はAhR (Arylhydro-carbon Receptor)と Arnt (AhR nuclear translocator)のヘテロ二量体である。両タンパク質はDNA結合ドメイン(bHLH)、リガンド結合ドメイン(PAS)、二量体形成ドメイン(bHLH+PAS)をもつ新しいタイプの転写因子で、そのDNA結合活性とヘテロ二量体形成様式をタンパク質の高次構造に基づいて理解することが待たれている。これまでに、両者のbHLH+PASドメインを大腸菌で発現させることに成功した。精製の後DNA結合活性をもつヘテロ二量体を形成することにも成功した。bHLHあるいはPAS領域をそれぞれ単独で、また両者を含むbHLH+PASドメインを大腸菌で発現させ構造解析に適する試料を大量調製することを目指して検討を続けている。