ブックタイトル日本結晶学会誌Vol60No2-3

概要

日本結晶学会誌Vol60No2-3

日本結晶学会誌60，135-141（2018）ミニ特集核酸構造研究の新展開LysRタイプ転写調節因子CbnRのDNA結合ドメインとDNAとの複合体構造高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所千田美紀，安達成彦，千田俊哉岐阜大学大学院連合農学研究科Maharani Pertiwi Koentjoro静岡大学農学部小川直人Miki SENDA, Naruhiko ADACHI, Toshiya SENDA, Maharani Pertiwi KOENTJOROand Naoto OGAWA: Crystal Structure of the DNA-binding Domain of the LysR-typeTranscriptional Regulator CbnR in Complex with a DNA Fragment of the RecognitionbindingSiteLysR-type transcriptional regulators（LTTRs）are one of the most abundant transcriptionalregulators in bacteria. CbnR derived from Cupriavidus necator NH9 is an LTTR involved intranscriptional activation of the cbnABCD genes that encode chlorocatechol degradative enzymes. Thecrystal structure of the DNA binding domain of CbnR（CbnR_DBD）in complex with recognitionbinding site（RBS）of the cbnA promoter showed details of interaction between the CbnR_DBD andRBS. We analyzed the sequence selectivity of CbnR by comparison of the CbnR_DBD?RBS and theBenM_DBD?RBS complexes.1．はじめにすべての生物において，遺伝情報はゲノムDNAに書き込まれており，細胞の種類や細胞内外からのシグナルに応じて遺伝子発現が制御され，必要な時期に必要なタンパク質分子が作られる．真核生物と原核生物では，遺伝子のスイッチをON/OFFにするための転写制御の仕組みが大きく異なるが，ここでは原核生物に含まれる細菌の転写調節因子について述べる.細菌の代謝経路の機能調節は多くの場合，代謝経路の一連の酵素，つまり機能的に関連した複数のタンパク質の遺伝子群から構成されるオペロン単位で行われ，転写調節因子によって代謝経路の一連の酵素の発現が制御される．細菌の転写調節因子は構造上の特徴からいくつかのグループに分類され，最大のグループの1つとしてLysRタイプ転写因子（LTTR）が知られている．1）,2）1種類の細菌に数十から二百個弱ものLTTRファミリー遺伝子が存在し，芳香族化合物分解・アミノ酸生合成・病原性関連因子産生・酸化ストレスへの応答，窒素固定，二酸化炭素固定など，重要な生体反応を担うさまざまな遺伝子群の発現を制御している．LTTRがきわめて多様な遺伝子群を制御できる理由は，LTTRが四量体を形成して60塩基対という広範囲のプロモーターDNAと結合する点や，誘導物質の結合に依存して，その高次構造やDNAとの結合様式を変化させるためであると考えられている（図1）．3）,4）しかしながら，全長LTTR?DNA複合体および全長LTTR?DNA?誘導物質複合体は再構成や結晶化が難しく，結晶構造も未解明であるため，LTTRによる転写制御の分子機構の詳細はまったくわかっていないのが現状である．ここでは，LTTRによる転写制御の仕組みを探るための一環として，LTTRがDNAのプロモーター配列を選択的に認識するための相互作用につい図1LTTRによる転写制御の分子機構モデル．（Schematic model of LTTR-dependent transcriptional regulation.）LTTRがDNAに結合→DNAをV字型に折り曲げる→誘導物質依存的にLTTRの高次構造が変化し，LTTR?DNA間の結合様式が変化→転写活性化という分子機構モデルが提唱されている．日本結晶学会誌第60巻第2･3号（2018）135