ブックタイトル日本結晶学会誌Vol56No6

概要

日本結晶学会誌Vol56No6

中村彰良をとらえ,その詳細を解析する必要がある.DNA/RNAポリメラーゼは生命の遺伝情報の保存・複製にかかわる重要な酵素であり,分子生物学上の重要な鍵酵素として研究が行われてきたが,同時に,現在では分子生物学研究に欠かすことのできない「道具」としても利用されている.今後, Thg1がもつ逆方向への塩基伸長反応を元に,試験管内進化法などと組み合わせることにより,将来的には, RNA/DNAの5’末端ラベリング,3’UTR解析,新しい配列解析技術など,分子生物学の新たな「道具」を創成する方向へ展開していくことを期待したい.謝辞図8 5’-3’方向ポリメラーゼと3’-5’方向ポリメラーゼの比較.（Comparison between 5’-3’and 3’-5’polymerases.）（a）5’-3’方向ポリメラーゼ.（b）3’-5’方向ポリメラーゼ.DNA複合体（PDB ID：1T7P）の結晶構造を用い,触媒コアと基質核酸の構造のみを取り出した（図8）.5’-3’方向ポリメラーゼでは,基質核酸が触媒コアの左側から結合することで基質核酸の3’末端の3’OH基がMg 2+ Aに立体障害なく配位でき, two-metal-ionメカニズムにより5’-3’方向への塩基伸長が可能になる.一方で,3’-5’方向ポリメラーゼでは基質核酸は触媒コアの右側,すなわち5’-3’方向ポリメラーゼとは180°反対側から結合していた.さらに,興味深いことに基質核酸との結合に関与するfingerドメインの配置も5’-3’方向ポリメラーゼと3’-5’方向ポリメラーゼでは反対になっていた（図8）.このことから,触媒コアへの基質核酸の結合方向が塩基伸長方向を決定しており,基質核酸の結合に必要なfingerドメインも基質核酸の結合方向に対応するように分子進化したと考えられる. DNA/RNAポリメラーゼはよく“手”に例えられるが,5’-3’方向ポリメラーゼと3’-5’方向ポリメラーゼのドメイン配置はまさに“右手”と“左手”の関係と言える.9．おわりに今回行ったThg1-tRNA, Thg1-ATP, Thg1-GTPの複合体の構造解析とさまざまな生化学実験による検証から,Thg1のG-1付加反応の全体像が明らかになりつつある.また, Thg1-tRNA複合体のtRNA認識機構の特定により,3’-5’方向ポリメラーゼと一般的なDNA/RNAポリメラーゼの基質認識の比較が初めて可能になり,活性部位への基質核酸の結合方向が塩基の伸長方向を決定していることを解明した.しかし,鋳型依存的な逆方向への塩基伸長反応の詳細には依然として不明な点が残されている.今後は, Thg1とtRNAに加え,さまざまな非加水分解の基質アナログを含む3者複合体構造を高分解能で決定することで,逆方向への塩基伸長反応の各ステップの中間体構造本稿で紹介した研究は,北海道大学大学院先端生命科学研究院姚閔教授,田中勲教授,薦田圭介博士,山下恵太郎博士,根元太維城氏,園田知世氏,そしてYale大学Molecular Biophysics and Biochemistry専攻のDieter Soll教授, Ilka U. Heinemann博士との共同研究であり,これらの方々に多大な協力をいただいた.この場を借りてお礼申し上げたい.文献1）M. Ibba and D. Soll: Annu. Rev. Biochem. 69, 617 (2000).2）I. U. Heinemann, A. Nakamura, P. O’Donoghue, D. Eiler and D.Soll: Nucleic Acids Res. 40, 333 (2011).3）J. E. Jackman, J. M. Gott and M. W. Gray: RNA. 18, 886 (2012).4）W. Gu, J. E. Jackman, A. J. Lohan, M. W. Gray and E. M. Phizicky:Genes Dev. 17, 2889 (2003).5）J. E. Jackman and E. M. Phizicky: RNA. 12, 1007 (2006).6）J. E. Jackman and E. M. Phizicky: Proc. Natl. Acad. Sci. USA.103, 8640 (2006).7）S. J. Hyde, B. E. Eckenroth, B. A. Smith, W. A. Eberley, N. H.Heintz, J. E. Jackman and S. Doublie: Proc. Natl. Acad. Sci.USA. 107, 20305 (2010).8）J. Ballanco and M. L. Mansfield: PLoS One. 6, e18881 (2011).9）A. Nakamura, T. Nemoto, I. U. Heinemann, K. Yamashita, T.Sonoda, K. Komoda, I. Tanaka, D. Soll and M. Yao: Proc. Natl.Acad. Sci. USA. 110 20970 (2013).10）B. A. Smith and J. E. Jackman: Biochemistry 51, 453 (2012).11）T. A. Steitz: Nature 391, 231 (1998).12）J. E. Jackman and E. M. Phizicky: Biochemistry 47, 4817 (2008).プロフィール中村彰良Akiyoshi NAKAMURA産業技術総合研究所生物プロセス研究部門合成生物工学研究グループBioproduction Reserch Institute, National Institute ofAdcanced Industrial Science and Technology（AIST）〒062-8517北海道札幌市豊平区月寒東2条17丁目2-12-17-2-1 Tsukisamu-higashi, Toyohira-ku, Saporo,Hokkaido 062-8517, Japane-mail: akiyoshi.nakamura@aist.go.jp最終学歴：北海道大学大学院生命科学院博士課程専門分野：生化学,構造生物学,進化工学現在の研究テーマ：タンパク質－核酸の相互作用趣味：スキー,アーチェリー404日本結晶学会誌第56巻第6号（2014）