染色体分離に関わる生体超分子複合体の構造生物学的研究

参与染色体分离的生物超分子复合物的结构生物学研究

基本信息

批准号：
07J03567
负责人：
有田恭平
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

UHRF1は細胞周期の進行に、特にG1期からS期への転移に関与する因子であり、染色体の高度に凝集された領域であるペリセントロメア領域のDNA複製に関与しているタンパク質である。UHRF1は複数のドメイン構造を保持するが、SRA domainはDNA合成期に複製された新生鎖DNA中のヘミメチル化CpG配列を認識するドメインであり、ゲノムDNA中のメチル化パターンの維持に関与している。本年度はマウス由来UHRF1のSRA domain単体、SRA:ヘミメチル化CpG DNA複合体の立体構造をX線結晶構造解析法で決定し、以下のことを明らかにした。(1)SRA domainはβシートを中心として立体構造を形成しており、サドル状の形をしていた。新規のDNA結合ドメイン構造であることを明らかにした。(2)SRA domainfまDNAの結合によって2つの領域でループ構造が誘起され、それらがDNAの主溝、および副溝側から入り込みDNAを抱きかかえるようにして相互作用していた。また、ヘミメチル化DNA鎖中の5-メチルシトシンはDNA二重鎖から完全にフリップアウトしてSRA domainのポケット内で認識されていた。(3)gel shift mobility shift assay,および等温滴定型カロリーメトリー、MR滴定実験の手法を用いることによりSRA domainがヘミメチル化DNAに特異的に結合し、フルメチル化、非メチル化DNAには非特異的に結合することを明らかにした。(4)Dnmt1とDNAの複合体構造モデルと本研究により決定したSRA domain-DNA複合体構造より、UHRF1からDnmt1へDNAが受け渡され、それに伴って連続した塩基のフリップアウト機構が起こることによりDNAメチル化パターンの維持が行われることを提唱した。

UHRF1是细胞周期进程的一个因素，尤其是在G1至S相转移中，并且是一种参与染色体高度聚集的区域的DNA复制的蛋白质。尽管UHRF1保留了多个结构域结构，但SRA结构域是一个识别在DNA合成阶段复制的新生链DNA中半甲基化的CpG序列的结构域，并且参与基因组DNA中的甲基化模式。今年，使用X射线晶体结构分析确定了小鼠衍生的UHRF1的SRA结构域的三维结构，即SRA：半甲基化的CpG DNA复合物，以阐明以下几点：（1）SRA域形成了一个三维结构，以beta纸为中心，并以saddle为中心。已经揭示了它是一种新型的DNA结合域结构。（2）在两个区域中的SRA DOMAINF DNA结合诱导的环结构，它们从主凹槽和DNA的小凹槽侧相交并参与了DNA。此外，半甲基化DNA链中的5-甲基胞菌素被完全从DNA双链体中翻出，并在SRA结构域袋中被识别。（3）使用凝胶移动迁移率分析，等温滴定型卡路里metry和MR滴定实验技术，据揭示了SRA结构域特异性结合了半甲基化的DNA，非特异性结合与氟甲基化和非甲基化DNA。（4）我们提出，在这项研究中确定的DNMT1和DNA的复杂结构模型以及SRA结构域-DNA复合结构是从UHRF1转移到DNMT1的，并且连续的DNA甲基化模式通过连续的碱基翻转机制维持。