Research Results 研究成果
遗伝情报の継承のためには、遗伝子の実体となる染色体顿狈础の复製が必要です。染色体顿狈础の复製は、复製起点と呼ばれる顿狈础领域での开始反応から始まります。开始反応では、通常2重锁である顿狈础を开いて2つの1本锁にします。そのような顿狈础の开裂を起こすため、复製起点には多数のタンパク质が结合して、复雑で动的な构造体が造られます。これが复製开始复合体です。しかし、これまでその构造や働きをはっきり见ることができませんでした。
今回、高田彰二 京都大学大学院理学研究科教授、清水将裕 同大学院生、片山勉 九州大学大学院薬学研究院教授らの研究グループは、その壁を打ち破るため複製開始複合体の構造をコンピューターシミュレーションする研究(京都大学グループ)と生化学的に実験解析する研究(九州大学グループ)と連携して進めました。対象としたのは、分子生物学のモデル生物となっている大腸菌の複製開始複合体です。新たに開発した計算手法を用いて、13個のタンパク質が規則的に集合して造られる、複製開始複合体をコンピューター内で構築することに初めて成功しました。また、この複合体構造は生化学実験の結果とよく整合していることも確かめられました。これにより、この複合体の精密な構造や働きまで見えるようになり、DNAの構造が変換するメカニズムを合理的に説明できるようになりました。
この成果は遗伝情报の継承のメカニズムを理解するために欠かせないものです。また抗菌剤や抗がん剤の开発研究にも繋がるものです。さらに生命活动に重要な多くの复合体の构造解明のために活用できる、新たな手法を切り拓いたものです。本成果は、近日中に米国科学アカデミー纪要に掲载されます。
大肠菌顿狈础の复製开始复合体の构造。复製起点の顿狈础领域(灰色)に13个のタンパク质(青+水色、緑+黄緑、黒)が结合して、らせん型の复合体が作られる。1部の顿狈础领域が开裂する(赤)。「青+水色」は1个のタンパク质。「緑+黄緑」についても同じ。
複製開始起点の2重鎖DNAの開裂過程モデル 1) 複製開始起点にDnaAタンパク質が集積しDNAを変形する(左上) 2) 2重鎖DNAの開裂を左側のDnaA 5量体が助ける(右上)。3) ヘリカーゼ(ピンク)が一方の一本鎖DNAに搭載され、開裂部分を広げる(左下)。4) もう一方の一本鎖DNAにもヘリカーゼが搭載され、複製開始の準備が整う(右下)。