酵母熱ショック転写因子の転写調節能に関する研究

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熱ショック応答は、あらゆる細胞に見られる普遍的なストレス応答反応である。熱ショック転写因子(HSF)は、この応答に関与する熱ショックタンパク質群(HSP)の発現を制御する。HSFは三量体を形成し標的遺伝子のプロモーター領域のHSE(Heat shock element)に結合する。一方酵母Hsf1は熱ショックによりリン酸化される。このリン酸化はHsf1のCTM領域に制御され、遺伝子特異的な転写調節に関与していると考えられる。CTM変異で熱ショック応答が低下する遺伝子を調べた結果、三量体が1つ結合するHSE(nGAAnが3個)からの熱ショック転写には必須であるのに対し、2つ結合するHSE(nGAAnが6個)からの転写には不要であることが明らかとなった。また、CTM変異の高温感受性を回復させる遺伝子内抑圧変異を解析したところ、DNA結合領域内のwing領域内またはその近くに同定された。これらの抑圧変異株では、Hsf1のリン酸化を回復していないのにも関わらず、CTM変異により低回した遺伝子の転写を回復させた。wing欠失変異も同様にリン酸化は回復してなかったが、部分的に遺伝子の転写を回復させた。これらのことより、リン酸化はDNA結合領域に立体構造変化を引き起こすことで転写を制御していると考えられる。また、リン酸化が必要ではないHSEを持つ遺伝子では、2つの三量体Hsf1が協同的に働くことでHSf1の構造変化が起こり、リン酸化されなくても転写が誘導されると示唆される。HSFのタンパク構造、およびHSEの塩基配列は、単細胞真核生物の酵母菌からヒトにいたるまで非常に良く保存されている。したがって今回得られた結果はヒトにおいても、細胞がどのようにストレスを感知し、必要なタンパク質を合成するのかというメカニズムの解明につながると示唆される。