遺伝子転写過程のイメージングによる解析

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本研究ではプロモーターlacUV5を含む600〜1000塩基対のDNAをテンプレートとし、大腸菌より精製したRNAポリメラーゼ(以後RNAP)を用いて転写過程の形態学的側面を明らかにしようとした。その結果、RNAP/DNA複合体の構造をを明瞭に観察できた。nonspecific複合体では多くのRNAがDNAに付着するが、接触ではなく抱え込むように結合していることがわかる。また、RNAPの結合方向がまちまちであることから、DNAとRNAPとの結合には回転方向の自由度があり、mRNA合成中にRNAPが回転しながら進行している可能性を示唆している。Open complex複合体の形態学的の大きな特徴はRNAPを頂点としてDNAが折り曲げられることであるが、よく観察すると3'側においてDNAがRNAPから出てきているところでさらに強いkinkが認められる。このkinkがプロモーターspecificであるかどうか今後の問題である。RNAPは大きなサブユニット2個と小さなサブユニット2個が重なりあった構造として見える。分子量を参考にすると明らかに大きなサブユニットはβとβ'で小さなものは相同の形をしているので二つのαサブユニットと思われる。我々の観察結果からはDNAはRNAPの2βと2αとの間に形成される大きなチャンネルを明らかに貫通している。しかし、表面からの観察であるのでRNAPの中でさらに蛇行しているのかどうかはわからない。Elongation complexでは短くて細いmRNAがβとαとの間のチャンネルからテンプレートDNAとともに出てくるところが観察されたが、RNAがプロモーターの位置を離れてしまうため、合成mRNAがRNAPの3'側の入り口か5'側の出口から出てくるのかは未だ確認していない。