相同的組換えでの相同並行三重鎖DNAの働き

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相同的組換えがDNA二本鎖切断を正確に修復してゲノムを維持する。相同的組換えの要は、切断端からできる単鎖(ss)DNA域が二重鎖(ds)DNAの中から互いに相同な配列を見つけハイブリッドds (Hyb-ds) を作る反応である。この反応の仕組みは未だに定説がない。単分子クライオ電子顕微鏡解析が示唆する、ある酵素がdsDNAの塩基対を開き、できたss域で相手のssDNAとアニールしてHyb-dsを作る「二重鎖開裂が先」モデルと、従来の生化学研究が支持する、ds構造が開く前にssDNAとの相同配列が見つけ出される「二重鎖開裂が後」モデルとがある。本研究の目的は、「二重鎖開裂が後」モデルにだけ想定される「相同並行三重鎖」の存在を示すことで、このモデルの確証を得る。ウイルスとミトコンドリア以外では、生物種に関わらず、ゲノムDNAの相同DNA組換えでは、RecAまたはそのorthologue (別種生物間で、共通の祖先を持ち同じ機能を担う遺伝子、それがコードする蛋白質）であるRAD51、DMC1がHyb-ds形成を行う。その原型であるRecA (蛋白質) は試験管内で高いHyb-ds形成活性を示すので本研究に最適であるが、形成したHyb-dsをＤループにして加工する機能を併せ持つ。そのため、Hyb-dsができた当初、相同並行三重鎖なのかＤループなのか未だに議論が決着しない。Ｄループ安定化と加工の要はRecAやRAD51, DMC1が単鎖DNAと形成するラセン繊維状構造の内側でＤループに接するL2ループ部位にあることが立体分子構造解析の結果から示唆されている。令和４年度は、L2ループの変異蛋白質の大量精製のシステムを確立し、必要な量の野生型RecAとL2ループ変異蛋白質を調製し、変異RecA (蛋白質) の生化学的な性状を明らかにするため、野生型RecAとの比較解析に着手した。