多重鎖DNA結合蛋白質の高次構造と多重鎖DNA認識機構

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三重鎖DNAは、ホモプリン・ホモピリミジン二重鎖(pur/pyr)の主溝に沿ってホモピリミジン単鎖あるいはホモプリン単鎖がHoogsteen型の水素結合をすることにより形成する。これまで三重鎖DNA構造に結合する蛋白質は全く知られていなかった。しかし、ヒト癌遺伝子c-mycのプロモーター近傍のpur・pyr配列が形成する三重鎖DNA構造に結合し、c-mycの発現を制御する三重鎖DNA結合蛋白質MAZを、我々は単離した。この蛋白質はCys2His2型の5個のZn finger motifを有する。これまで、N末端に位置する3個のZn finger motifが三重鎖DNAと結合するのに必要な最小領域であることを確立した。また、この三重鎖DNAに結合するのに必要な最小領域の蛋白質(DBD)を大腸菌内で大量発現する系を樹立し、単品に精製することに成功した。本年度の研究では、精製したMAZのDBDと単鎖DNA、二重鎖DNA、三重鎖DNAとの結合活性をゲルシフト法で解析した。MAZのDBDはc-mycの上流配列由来のホモピリミジン単鎖DNAには結合するが、ホモプリン単鎖DNAには結合しなかった。また未修飾のホモピリミジン単鎖DNAよりも、Cを5-メチルCに置換したホモピリミジン単鎖DNAに強く結合した。さらに、K-rasやEGFRの上流配列由来のホモピリミジン単鎖DNAを共存させた結合阻害実験より、MAZのDBDがc-mycの上流配列由来のホモピリミジン単鎖DNAにある程度特異的に結合することが明らかとなった。一方、MAZのDBDはc-mycの上流配列由来の三重鎖DNAに結合した。MAZのDBDと三重鎖DNAとの結合は、ホモプリン単鎖DNAを過剰に共存させても阻害されなかったが、ホモピリミジン単鎖DNAを過剰に共存させると阻害された。さらに、MAZのDBDとc-mycの上流配列由来の二重鎖DNAとの結合は、ホモピリミジン単鎖DNAや三重鎖DNAとの結合に比べて著しく低かった。現在、X線結晶解析により、MAZのDBDと三重鎖DNAとの複合体の高次構造を明らかにし、MAZのDBDの三重鎖DNA認識機構を原子レベルで解明しようとしているところである。