NMRを用いた紫外線損傷DNA修復機構の構造生物学的解析

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生体に紫外線を照射すると、細胞内のDNAが損傷を受ける。損傷塩基は複製・転写時に変異を誘発し、細胞死やがん化の原因になる。生体には光を用いて紫外線損傷DNAを修復する酵素が存在する。その修復機構を解明し、修復効率を飛躍的に高めることが出来れば、損傷DNA治療によるがん化の予防という実用的な応用も可能となる。本研究は、代表的な紫外線損傷DNAであるシクロブタンピリミジンダイマー(CPD)の光修復酵素であるCPD-photolyaseによる認識・修復機構を原子レベルで解明し、さらに、高い修復効率を有する分子を創製すること、および、もう1つの代表的な光損傷DNAである(6-4)photoproductとその修復酵素である(6-4)photolyaseについても、認識・修復機構を明らかにすることを目的とする。平成19年度は、(6-4)photolyaseの分子内運動と修復活性の相関を、NMR法を用いて解析した。異なる化学シフトを持つ複数の状態をマイクロ秒〜ミリ秒の時定数で交換している原子のNMRシグナルは、交換により横緩和速度が増大する。この交換による横緩和速度の増大は、スピンエコー実験により選択的に観測することが可能である。そこで、(6-4)photolyaseの反応部位に存在する原子のNMRシグナルのスピンエコー実験を行うことにより、(6-4)photoproductとoxetane中間体の交換を検出することを試みた。その結果、活性に重要と考えられるヒスチジン残基近傍において部位特異的な分子内運動が検出された。このことは、(6-4)photoproduct修復に必須である中間体の生成に寄与することが示唆される。