DNA複製と共役して働くSMC蛋白質複合体の研究

与DNA复制相互作用的SMC蛋白复合物的研究

基本信息

批准号：
20051027
负责人：
鎌田勝彦
金额：
$ 4.03万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20051027/
关键词：
X線結晶構造解析染色体凝縮

项目摘要

真核生物では、DNA複製開始点での複製装置形成・活性化によって、複製フォークの進行が始まる。倍加したDNAは、分裂期にはいると染色体を形成し、核膜崩壊を伴って、娘細胞へ均等分配される。この一連の過程には、SMC(Structural Maintenance of Chromosomes)と総称される数種の蛋白質が深く係わっている。SMC蛋白質は約500Aの長さのコイルドコイルアームと、そのNとC末端領域で構成されるATP加水分解反応を担うドメインを有している。原核生物の細胞においてもSMC蛋白質と2種類の制御サブユニットが存在する。それらは原核生物の核様体と呼ばれるDNA高次構造の構築に関わっており、真核細胞における染色体形成と共通する分子基盤があると考えられる。本年度は枯草菌のSMC蛋白質のホモダイマー形成に関わるヒンジドメインのX線結晶構造解析を行った。ヒンジ領域の構造は、二見、二つの相互作用面を有する二量体リング状であるが、完全な2回対称ではなく、二つのダイマー形成面の一方が開いてツイストした非対称構造であった。隣接するコイルドコイル領域がないヒンジドメインの組換え体の立体構造も、このような非対称性を有していたため、この構造が何らかの生体内の機能を担うものであると示唆された。コイルドコイル領域が隣接するヒンジドメイン構造の内部には、保存された疎水性のアミノ酸が存在する。このアミノ酸を支点にして、ヒンジ領域とコイルドコイル領域の相対的位置は、二つのモノマー構造間で大きく異なっていた。二量体間の相互作用面の開閉には、これら二つの領域を介した構造的連係があると考察された。

在真核生物中，复制叉的进展开始是在DNA复制起源形成和激活的复制设备时。当DNA在有丝分裂阶段加倍时，它会形成染色体并均匀地分布在子细胞中，并伴有核破坏。该系列的几种蛋白质统称为SMC（染色体的结构维持）。 SMC蛋白具有大约500个长度的盘绕线圈，并且一个由其N和C末端区域组成的ATP水解反应的域。在原核细胞中，还有两种类型的调节亚基：SMC蛋白。它们参与了DNA高阶结构的构建，称为原核生物的核苷，被认为具有分子基础，这是真核细胞中染色体形成的共同点。今年，进行了与枯草芽孢杆菌SMC蛋白的均二聚体形成的铰链结构蛋白相同的X射线晶体结构分析。铰链区域的结构似乎是二聚体形的，具有两个相互作用的表面，但不是完全对称的，而是一个不对称的结构，其中两个二聚体形成的表面之一是打开和扭曲的。没有相邻盘绕线圈区域的铰链域的重组结构也具有不对称性，表明该结构在某些体内功能中起作用。保守的疏水性氨基酸位于与盘绕线圈区域相邻的铰链结构内。使用该氨基酸作为支点，两个单体结构之间的铰链区域和盘绕线圈区域的相对位置显着差异。据认为，二聚体之间的相互作用表面的开口和闭合是通过这两个区域的结构联系。