ブックタイトル日本結晶学会誌Vol56No2

概要

日本結晶学会誌Vol56No2

中村照也図10新たに提案したPolηによるヌクレオチド転移反応機構.（A new proposed mechanism for nucletidyl transferreaction by Polη.）図10に示した. AサイトにMg 2+が結合することで,3’-OHがdATPのαリンと近づき反応開始位置にくる.そして新たに水分子が3’-OHに結合してプロトンを受け取り,3’酸素がαリンに求核攻撃を行うことでリン酸ジエステル結合が生じる.その際, dATPのリン酸部位と結合していたArg61の側鎖が溶媒方向へ回転して,そこに新たなMg 2+が結合して反応中間体から反応後の状態を安定化する.本研究は, DNAポリメラーゼのヌクレオチド転移反応を原子レベルで直接観察した初めての例であり,これまで2金属イオン機構が提案されてきたヌクレオチド転移反応にもう1つの金属イオンが関与する可能性を示した.本低温トラップ法は,結晶内反応条件の検討が必要ではあるが,その条件を見つけ出すことができれば,酵素反応機構の研究において汎用的に利用できる手法である.最近,われわれとまったく同様の手法によって行われたXファミリーに属するDNAポリメラーゼβの結晶内反応において,同じ位置に3つ目の金属イオンが配位することが報告された. 30)今後,時分割タンパク質結晶学によって,さまざまな酵素の反応機構の新たな知見が明らかになることを期待する.謝辞本稿で紹介した研究は,熊本大学大学院生命科学研究部山縣ゆり子教授およびNIH Wei Yang主任研究員のもと行われました.多大なご助言,ご協力いただいた関係諸氏,回折強度データの収集にご協力いただいたPhotonFactory, SPring-8, Advanced Photon Sourceのスタッフの方々にこの場を借りてお礼申し上げます.文献1）H. Maki and M. Sekiguchi: Nature 355, 273 (1992).2）R. Ito, H. Hayakawa, M. Sekiguchi and T. Ishibashi: Biochemistry44, 6670 (2005).3）J. Y. Mo, H. Maki and M. Sekiguchi: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.89, 11021 (1992).4）T. Ishibashi, H. Hayakawa and M. Sekiguchi: EMBO Rep. 4,479 (2003).5）Y. Takagi, et al.: J. Biol. Chem. 287, 21541 (2012).6）K. Fujikawa, et al.: J. Biol. Chem. 274, 18201 (1999).7）J. Tchou, et al.: J. Biol. Chem. 269, 15318 (1994).8）S. L. Porello, A. E. Leyes and S. S. David: Biochemistry 37, 14756(1998).9）C. Abeygunawardana, et al.: Biochemistry 34, 14997 (1995).10）M. A. Massiah, V. Saraswat, H. F. Azurmendi and A. S.Mildvan: Biochemistry 42, 10140 (2003).11）T. Nakamura, T. Doi, M. Sekiguchi and Y. Yamagata: ActaCrystallogr. D Biol. Crystallogr. 60, 1641 (2004).12）T. Nakamura, et al.: J. Biol. Chem. 285, 444 (2010).13）V. Saraswat, M. A. Massiah, G. Lopez, L. M. Amzel and A. S.Mildvan: Biochemistry 41, 15566 (2002).14）J. C. Fromme and G. L. Verdine: J. Biol. Chem. 278, 51543 (2003).15）J. C. Fromme, A. Banerjee, S. J. Huang and G. L. Verdine: Nature427, 652 (2004).16）S. D. Bruner, D. P. Norman and G. L. Verdine: Nature 403, 859 (2000).17）M. Kouchakdjian, et al.: Biochemistry 30, 1403 (1991).18）T. Arimori, et al.: Nucleic Acids Res. 39, 8972 (2011).19）C. Masutani, et al.: Nature 399, 700 (1999).20）J. J. Foti and G. C. Walker: Cell 141, 370 (2010).21）J. J. Foti and G. C. Walker: Cell 141, 192 (2010).22）W. Yang: Curr. Opin. Struct. Biol. 13, 23 (2003).23）T. A. Steitz and J. A. Steitz: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90, 6498(1993).24）C. A. Brautigam and T. A. Steitz: Curr. Opin. Struct. Biol. 8, 54 (1998).25）I. Wong, S. S. Patel and K. A. Johnson: Biochemistry 30, 526 (1991).26）S. S. Patel, I. Wong and K. A. Johnson: Biochemistry 30, 511 (1991).27）W. Yang and R. Woodgate: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104,15591 (2007).28）C. Biertumpfel, et al.: Nature 465, 1044 (2010).29）T. Nakamura, Y. Zhao, Y. Yamagata, Y. J. Hua and W. Yang:Nature 487, 196 (2012).30）B. D. Freudenthal, W. A. Beard, D. D. Shock and S. H. Wilson:Cell 154, 157 (2013).プロフィール中村照也Teruya NAKAMURA熊本大学大学院生命科学研究部（薬学系）Graduate School of Pharmaceutical Sciences, KumamotoUniversity〒862-0973熊本県熊本市中央区大江本町5-15-1 Oehonmachi, Chuo-ku, Kumamoto-shi, Kumamoto862-0973, Japane-mail: tnaka@gpo.kumamoto-u.ac.jp最終学歴：熊本大学大学院薬学教育部博士後期課程中退,博士（薬学）専門分野：構造生物学現在の研究テーマ：核酸やシグナル伝達にかかわるタンパク質の構造生物学128日本結晶学会誌第56巻第2号（2014）