生命を維持するＤＮＡ複製装置はどのように形成されてきたか～アーキア研究から迫る～

维持生命的DNA复制机器是如何形成的？～从古菌研究走近～

• 批准号: 16J02633
• 负责人: 永田 麻梨子
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J02633/
• 关键词: アーキア; 複製進行; ヘリカーゼ; ポリメラーゼ; 一本鎖DNA; RPA; CMG; 超好熱性; 極限環境生物; DNA複製; DNA修復; 複製フォーク; 超好熱菌; タンパク質間相互作用; 遺伝学

H30年度は超好熱性アーキアThermococcus kodakarensisにおけるDNA複製進行機構についての解析を進めた。これまでの解析では、複製ヘリカーゼMCMはGINSによって活性促進が見られるものの、GAN/Cdc45はヘリカーゼ活性に影響を与えなかった。また、GINSはMCM、GANだけでなく、複製ポリメラーゼ(PolDと推定される)との結合が見られている一方で、PolDとMCM、GANとの結合は検出できていない。PolD存在下でのGAN-MCM-GINS複合体 (GMG)のヘリカーゼとしての機能を調べたところ、PolDとMCMがGINSを介して相互作用することで、MCMのATPase/ヘリカーゼ活性が促進されることを発見した。これは、GMGとPolDが機能的なレプリソーム構成因子であることを示している。T. kodakarensisのgan遺伝子欠損株は高温致死を示すことを以前報告したが (Nagata et al. 2017)、リコンビナントタンパク質を用いたin vitroにおけるヘリカーゼと融合させた高温DNA合成反応もまた、GMG-PolDにおいて機能し、T. kodakarensisの生育温度範囲である60-90°Cにおいて再現ができたことから、in vitro高温DNA複製系の確立にとってGANは重要な役目を果たすと考えられる（Nagata et al. in preparation）。また、DNA複製進行中に露出した一本鎖DNAを保護すると考えられるReplication protein A(RPA)とレプリソーム構成因子の相互作用を調べたところ、PolDとの特異的な相互作用およびPolDのDNA合成活性の促進が見られた。この促進は、RPAが鋳型DNAの二次構造をほどくことで、PolDのDNA合成活性を補助する働きにも由来すると考えられる（Nagata et al. 2019）。

In the year H30, <s:1> excellent thermal properties ア ア キア キアThermococcus kodakarensisにおけるDNA replication mechanism に めた めた て て <s:1> analysis を enter めた. こ れ ま で の parsing で は, duplicate ヘ リ カ ー ゼ MCM は GINS に よ っ て activity to promote が see ら れ る も の の, GAN/Cdc45 は ヘ リ カ ー に ゼ activity を and え な か っ た. ま た, GINS は MCM, GAN だ け で な く, duplicate ポ リ メ ラ ー ゼ (PolD と presumption さ れ る) と の combining が see ら れ て い る で, PolD と MCM, GAN と の combining は 検 out で き て い な い. PolD presence で の GAN - MCM - GINS complex (GMG) の ヘ リ カ ー ゼ と し て の function を adjustable べ た と こ ろ, PolD と MCM が GINS を interface し て interaction す る こ と で, MCM の ATPase / ヘ リ カ ー が ゼ promote さ れ る こ と を 発 see し た. こ れ は, GMG と PolD が functionary な レ プ リ ソ ー ム constitute factor で あ る こ と を shown し て い る. T. kodakarensis の gan heritage 伝 son owe damage strain は heat を shown す こ と を report before し た が (Nagata et al. 2017), リ コ ン ビ ナ ン ト タ ン パ ク qualitative を with い た in Vitro に お け る ヘ リ カ ー ゼ と fusion さ せ た high-temperature DNA synthesis against 応 も ま た, GMG PolD に お い て function し, t. kodakarensis の bearing temperature fan 囲 で あ る 60-90 ° C に お い て reappearance が で き た こ と か ら, in The vitro high-temperature DNA replication system is used to establish にとってGAN な important な tasks を results たすと for えられる (Nagata et al. in preparation). Youdaoplaceholder0, DNA Replication in progress に reveals た a lock DNAを protection すると tests えられるReplication protein A (RPA) と レ プ リ ソ ー ム constitute factor の interaction を adjustable べ た と こ ろ, PolD と の specific な interaction お よ び PolD の の promote DNA synthesis activity が see ら れ た. こ の promote は, RPA が の type where DNA secondary structure を ほ ど く こ と で, PolD の DNA synthesis activity を subsidies す る 働 き に も origin す る と exam え ら れ る (Nagata et al. 2019).

项目成果

Atomic structure of an archaeal GAN suggests its dual roles as an exonuclease in DNA repair and a CMG component in DNA replication.

• DOI: 10.1093/nar/gkw789
• 发表时间: 2016-11-02
• 期刊: Nucleic acids research
• 影响因子: 14.9
• 作者: Oyama T;Ishino S;Shirai T;Yamagami T;Nagata M;Ogino H;Kusunoki M;Ishino Y
• 通讯作者: Ishino Y

Euryarchaea-specific RecJ-like protein may work in stalled fork repair with Hef.

广古菌特异性 RecJ 样蛋白可能在 Hef 修复停滞叉中发挥作用。

• 发表时间: 2018
• 作者: Mariko Nagata;Sonoko Ishino;Takeshi Yamagami;Jan-Robert Simons,Tamotsu Kanai;Haruyuki Atomi;and Yoshizumi Ishino.
• 通讯作者: and Yoshizumi Ishino.

超好熱性アーキアThermococcus kodakarensisの複製ヘリカーゼ複合体に関する研究～GAN (Cdc45/RecJ) -GINSの相互作用を中心にして～

超嗜热古菌Thermococcus kodakarensis复制解旋酶复合物的研究~聚焦GAN (Cdc45/RecJ)-GINS相互作用~

• 发表时间: 2016
• 作者: 小林康平;石野園子;永田麻梨子;尾木野弘実;山上 健;大山拓次;白井 剛;石野良純
• 通讯作者: 石野良純

What is the Role of the Cdc45/RecJ Protein in the Archaeal Replicative Helicase?

Cdc45/RecJ 蛋白在古菌复制解旋酶中的作用是什么？

• 发表时间: 2016
• 作者: Mariko Nagata;Sonoko Ishino;Takeshi Yamagami;Jan-Robert Simons;Tamotsu Kanai;Haruyuki Atomi;Yoshizumi Ishino.
• 通讯作者: Yoshizumi Ishino.

生物化学分野研究室HP

生化实验室HP