古細菌における制限酵素遺伝子群のゲノム規模での網羅的単離・同定

全基因组范围内古细菌限制性内切酶基因的全面分离和鉴定

• 批准号: 14760216
• 负责人: 野村 紀通
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14760216/
• 关键词: 古細菌; ゲノム; 有用遺伝子資源; II型制限酵素; ホーミングエンドヌクレアーゼ; 蛋白質-DNA分子間相互作用; 可動性イントロン; 超好熱菌; 制限修飾系; バイオインフォマティックス; 無細胞蛋白質合成系; 耐熱性酵素

広義の「制限酵素」の範疇に属し,レアカッター酵素としての特徴をもつLAGLIDADG型ホーミングエンドヌクレアーゼ(HEase)の遺伝子群を古細菌ゲノムから多数単離・同定した.具体的な研究成果は次の通りである.1)古細菌ゲノムに散在する可動性イントロン内部にopen reading frame(ORF)を見いだし,これらがLAGLIDADGファミリーに属する部位特異的二本鎖DNA切断酵素であることを実験的に明らかにした.19種の新規な認識配列をもつ酵素を同定し,I-ApeI,I-ApeII,I-PogI,I-Tsp061I等と名づけた.いずれも14〜22bpの長さの偽回文配列または非回文配列を認識するレアカッター酵素であることを明らかにした.2)I-ApeIおよびI-ApeIIの認識配列に一塩基置換を導入してDNA切断活性を検討した結果,これらの酵素が標的配列内の特定の数塩基を厳密に認識することを示した.3)I-ApeIIは立体構造がフォールドレベルで異なるHis-Cys boxファミリーHEase,I-PpoI(細胞性粘菌Physarum polycephalum由来)と同一塩基配列を認識するイソシゾマーであった.塩基置換基質に対する切断効率の違いから,イソシゾマー間で基質認識様式が異なることを示した.4)I-PogIの認識配列の特徴から,このHEaseをコードするイントロンの転移機構として,近傍に挿入されている別のイントロンと同時に転移する"co-homingモデル"を提案した.5)I-Tsp061Iの結晶について空間群R32,格子定数a=b=95.4Å,c=192.2Å,到着分解能2.3ÅのX線回折データを得た.多波長異常分散法によって精密立体構造を解析することに成功し,その原子座標をPDBに登録した(アクセッション番号:1VAW).分子のほぼ中心に位置する二本のαヘリックスがLAGLIDADG活性モチーフに相当し,その両側に広がる二つのβサドル構造(各々4本の逆平行βシートにより形成される)がDNA結合表面であると考えられた.

The definition of "restriction enzyme" belongs to the category of "restriction enzyme", and the characteristics of "restriction enzyme" and "restriction enzyme" belong to the category of "restriction enzyme". The specific research results are as follows: 1) The open reading frame(ORF) of archaea must be dispersed in the interior of the mobile element, and the site-specific two-lock DNA cleavage enzyme of LAGLIDADG must be identified. 19 new recognition sequence enzymes are identified, such as I-ApeI,I-ApeII, I-PogI, I-Tsp061I, etc. 2)I-ApeI and I-ApeII recognition of pseudo-palindromic alignment and non-palindromic alignment. 3)I-ApeII three-dimensional structure: His-Cys box: HEase,I-PpoI(origin of cellular fungus Physarum polycephalum): recognition of the same base. 4) Characteristics of I-PogI recognition and alignment, and the shift mechanism, and alignment mechanism, The lattice constant a=b=95.4,c=192.2, and the resolution energy 2.3 and the X-ray reflection are obtained. The multi-wavelength anomalous dispersion method was successfully used to analyze the precise three-dimensional structure, and the atomic coordinates were registered in PDB (Access Code:1VAW). The molecular center position of the two elements is the same as that of the LAGLIDADG activity, and the two elements of the DNA binding surface are formed by the antiparallel beta structure of each element.

项目成果

Nakayama, H., Morinaga, Y., Nomura, N., et al.: "An archaeal homing endonuclease I-PogI cleaves at the insertion site of the neighboring intron, which has no nested open reading frame"FEBS Letters. 544巻1-3号. 165-170 (2003)

Nakayama, H.、Morinaga, Y.、Nomura, N. 等人：“古细菌归巢核酸内切酶 I-PogI 在邻近内含子的插入位点进行切割，该内含子没有嵌套的开放阅读框”FEBS Letters 544 No。 1-3。165-170（2003）

野村紀通, 左子芳彦: "超好熱古細菌からの遺伝子資源の開発利用"月刊海洋号外(特集「海洋微生物II-基礎,応用研究とその利用」). 35号. 168-175 (2003)

野村纪道、佐子义彦：“超嗜热古菌遗传资源的开发利用”月刊海洋号（特刊“海洋微生物II-基础、应用研究及其利用”）第35期。168-175（2003）。

Morinaga, Y., Nomura, N., Sako, Y.: "Population dynamics of archaeal mobile introns in natural environments : A shrew Invasion strategy of the latent parasitic DNA"Microbes and Environments. 17・4. 153-163 (2002)

Morinaga, Y., Nomura, N., Sako, Y.：“自然环境中古菌移动内含子的种群动态：潜伏寄生 DNA 的鼩鼱入侵策略”微生物与环境 17・4（2002）。

Nomura, N., Morinaga, Y., Kogishi, T., Kim, E., Sako, Y., Uchida, A.: "Heterogeneous yet similar introns reside in identical positions of the rRNA genes in Natural isolates of the archaeon Aeropyrum pernix"Gene. 295・1-2. 43-50 (2002)

Nomura, N.、Morinaga, Y.、Kogishi, T.、Kim, E.、Sako, Y.、Uchida, A.：“在古细菌 Aeropyrum 的天然分离物中，异质但相似的内含子位于 rRNA 基因的相同位置pernix”基因.295・1-2.43-50(2002)

Itoh, T., Nomura, N., Sako, Y.: "Distribution of 16S rRNA introns among the family Thermoproteaceae and their evolutionary implications"Extremophiles. 7巻3号. 229-233 (2003)

Itoh, T.、Nomura, N.、Sako, Y.：“Thermoproteaceae 家族中 16S rRNA 内含子的分布及其进化意义”，第 7 卷，第 3 期。229-233 (2003)