細胞増殖・アポトーシスを制御できる光応答性転写因子の創出

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本研究では、bHLH-ZIP型転写因子の活性を光制御する新規手法の開発を目的とした。bHLH-ZIP型転写因子MAXは、二量体化して標的配列E-boxに結合することで、細胞増殖やアポトーシスに関与する遺伝子発現を調節している。このMAXの活性を光制御できれば、細胞内におけるMAXの機能を他の手法と比較して、可逆的・低侵襲的かつ高い時空間分解能でより詳細に調べることが可能になる。我々は、これまでの研究から、青色光受容体オーレオクローム(AUREO)が、青色光の受容に伴い二量体化することを明らかにしている（Y. Nakatani and O. Hisatomi, 2015など）。本研究では、このAUREOの変異体をMAXに融合することで、MAXの二量体化やDNA結合を光制御することを試みた。まず、AUREO変異体とMAXの融合タンパク質PA-MAXを作製し、in vitroでの機能評価を行った。融合位置が異なる10種類の融合タンパク質のうち、71番目の位置で融合した２種類のPA-MAXのみが暗状態で単量体化し、光依存的に二量体化してE-boxに結合した。円偏光二色性（CD）測定により、MAXの71番目のイソロイシン（Ile71）は、helix-loop-helix領域の二量体の安定性に貢献していると考えられた。そこで、この71番目の位置に着目して、部位特異的変異を加えたPA-MAXをさらに10種類作製した。中でも71番目のアミノ酸をメチオニンへと置換したPA-MAX変異体が、光依存的にE-box対する親和性を7.4倍増加させた。また、このDNA結合が、配列特異的であることも確認している。よって、本研究は、in vitroにおいてbHLH-ZIP型転写因子MAXの二量体化とDNA結合を光制御することに成功した。この研究内容については、現在論文作成中である。