酸化DNA修復酵素MutM,OGG1,MTH1の立体構造解析

生体内においてDNAは、通常の代謝活動によって発生する活性酸素によって損傷を受ける。その中でもグアニン塩基の酸化によって生じる8-オキソグアニンは、強力な突然変異原性をもつ。本研究では、DNA中の8-オキソグアニンの除去を行う、枯草菌由来のMutM、そのヒトホモログであるOGG1、さらに、ヌクレオチドプール内の8-オキソグアニンヌクレオチドの分解を行うMutTのヒトホモログhMTH1などの修復酵素の立体構造を核磁気共鳴法(NMR)により解析した。まず、hMTH1においては、安定同位体である^<15>N,^<13>C核を導入し、多次元NMR測定により1,955個の距離情報、26個の水素結合情報、65個の主鎖二面角度情報を得た。これらの情報を基にsimulated annealing計算を行い、hMTH1蛋白質の立体構造を決定した(主鎖標準偏差=0.7Å)。その立体構造においては、平行βシートと逆平行βシートが並んで一枚の大きなシートを形成しており、そのシートを長いループで繋がれた2本のヘリックスが挟むように配置していた。さらに基質類似体との相互作用部位を化学シフト摂動法により解析した結果、基質は活性部位を考えられるMutTモチーフ周辺とヘリックスIIのN末端周辺と相互作用していることが分かった。次に、MutMは、単独では十分な溶解度を示さなかったため、DNAと複合体を形成させたところ測定に可能な条件を見い出した。MutM-DNA複合体は分子量が40kDaと非常に大きいため、測定感度が著しく低い。そこで蛋白質の重水素と、TROSY法を使用することにより主鎖原子核の部分的な連鎖帰属を行った。また、OGG1については、精製系を確立し二次元NMRスペクトルを測定したところ安全な構造をもたない部分があるので、プロテアーゼによる限定分解を行っている。

生体内においてDNAは、通常の代謝活動によって発生する活性酸素によって損傷を受ける。その中でもグアニン塩基の酸化によって生じる8-オキソグアニンは、強力な突然変異原性をもつ。本研究では、DNA中の8-オキソグアニンの除去を行う、枯草菌由来のMutM、そのヒトホモログであるOGG1、さらに、ヌクレオチドプール内の8-オキソグアニンヌクレオチドの分解を行うMutTのヒトホモログhMTH1などの修復酵素の立体構造を核磁気共鳴法(NMR)により解析した。まず、hMTH1においては、安定同位体である^<15>N,^<13>C核を導入し、多次元NMR測定により1,955個の距離情報、26個の水素結合情報、65個の主鎖二面角度情報を得た。これらの情報を基にsimulated annealing計算を行い、hMTH1蛋白質の立体構造を決定した(主鎖標準偏差=0.7Å)。その立体構造においては、平行βシートと逆平行βシートが並んで一枚の大きなシートを形成しており、そのシートを長いループで繋がれた2本のヘリックスが挟むように配置していた。さらに基質類似体との相互作用部位を化学シフト摂動法により解析した結果、基質は活性部位を考えられるMutTモチーフ周辺とヘリックスIIのN末端周辺と相互作用していることが分かった。次に、MutMは、単独では十分な溶解度を示さなかったため、DNAと複合体を形成させたところ測定に可能な条件を見い出した。MutM-DNA複合体は分子量が40kDaと非常に大きいため、測定感度が著しく低い。そこで蛋白質の重水素と、TROSY法を使用することにより主鎖原子核の部分的な連鎖帰属を行った。また、OGG1については、精製系を確立し二次元NMRスペクトルを測定したところ安全な構造をもたない部分があるので、プロテアーゼによる限定分解を行っている。