染色体DNA複製開始機構の制御-リン酸化によるMCM複合体の活性化と不活性化

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細胞は一回の細胞周期で一度きりの正確なゲノム複製を行う。そのゲノム複製の制御に関与する因子のうち、Mcm(minichromosome maintenance)蛋白質群は特に重要な役割を果たしている。Mcmは6個[Mcm2-7]の構造的に類似したタンパク質からなる複合体で、ライセンス因子の本体であり、複製開始に必須である。我々はMcm蛋白質の生化学的な解析を行い、Mcm複合体を構成する6種類のサブユニットの中で、組み換え蛋白質Mcm4/6/7複合体が内在的に二本鎖DNAを巻き戻す機能(DNAヘリカーゼ)、DNA結合能、DNA依存性ATP加水分解能をもつことを明らかにした(You et al.MCB 1999)。また、Mcm4/6/7ヘリカーゼの変異体解析から、Mcm4とMcm6のATP結合ドメインはそれぞれDNA結合およびATP結合に関与すること、Mcm7のATP結合ドメインはMcm4/6/7ヘリカーゼ活性に必須であること、およびMcm4のZinc-fingerは安定なMcm4/6/7六量体の形成に関与することを明らかにし報告した(You et al.JBC 2002)。さらに、Mcm4/6/7ヘリカーゼがTの連続配列により特異的に活性化されることを見出した。DNA複製開始部位には多くの場合、AT-richな配列が存在することが示唆された。この結果から、我々は、T-rich配列によるMCMヘリカーゼの活性化が、複製開始領域を決定するという仮説を提出した(You et al.EMBO J.2003)。すなわち、Mcm4/6/7複合体は二量体として複製起点領域に選択的に結合し、複製フォークで効率よいヘリカーゼとして二本鎖DNAの巻き戻しを行なう可能性を示唆する。本年度は、複製開始領域をmimicするバブル構造において、Mcm4/6/7複合体はダブルヘキサマーとして左右対称に両分岐点の5'側に隣接している25ヌクレオチドの一本鎖領域に結合することを明らかにした。片方strandのチミン残基を欠損するとDNA unwinding効力はかなり減少されることから、double-hexameric Mcm4/6/7が同時双方向にフォークを効率的に解くことを示した。また、ヘリカーゼ活性が3' tailのチミンの含量に関与し、最大のレベルは50%以上のチミンがあることによって達成されます。さらに、活性化されたMcm4/6/7複合体のヘリカーゼ活性がGC-richな二本鎖DNAによって阻害されることを見出した。現在論文を投稿中である。