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生命活動のプログラム 超好熱性古細菌転写因子ネットワークの構造生物学的解析

研究報告コード R990004212
掲載日 2001年2月6日
研究者
  • 鈴木 理
研究者所属機関
  • 経済産業省産業技術総合研究所(旧生命工学工業技術研究所)
研究機関
  • 経済産業省 産業技術総合研究所 生命工学工業技術研究所
報告名称 生命活動のプログラム 超好熱性古細菌転写因子ネットワークの構造生物学的解析
報告概要 ゲノムは、遺伝子の単なる集合体ではない。ゲノムを音楽テープに例えるなら、遺伝子は音楽テープ中の「曲」に対応する。音楽テープで「曲」の前に「読み出しのシグナル」が配置されているように、各遺伝子の前に、その遺伝子が使用される条件がシグナル配列(プロモーター)として書き込まれている。遺伝子は通常”眠って”いる。「プレーヤー」が「読み出しのシグナル」を認識することによって「曲」が演奏されるように、読み出し蛋白質(転写調節因子)がプロモーター配列に結合することによって遺伝子のon、off制御がされる。ゲノムの大きさは有限で、全遺伝子のうち、わずか10%以下が読み出し蛋白質をコードしているに過ぎない。ゲノムという箱に遺伝子を入れて制御するこのからくりが本研究の対象とする「転写ネットワーク」である。古細菌のゲノムは約2百万塩基対からなり、コードされる全遺伝子数は2000弱程度、予想される読み出し蛋白質遺伝子数は2ケタであり、真核生物や真性細菌のゲノムに比べて極めて簡単なシステムである。この簡単さが転写ネットワーク解明への大きな助けになると思われる。
古細菌の中には超好熱性のもの(生育温度100℃)があり、その蛋白質はいずれも高い熱安定性を持ち、これが古細菌を研究対象とするもう1つの利点である。蛋白質が高温下で機能するためには、蛋白質各ドメインの安定性が高いのみならず、ドメイン間の運動が高温下で適切に維持されていることが要求される。例えば酵素が機能するためには、酵素は基質の多彩な状態に対応した複数のコンフォメーションをとらねばならない。複数のコンフォメーションは酵素の各ドメインの構造を変化させるというよりは、ドメイン間の配置を変化させることによって、形成される。転写因子の各ドメインの熱安定性と共に、ドメイン間運動の熱依存性がDNAとの相互作用にどのように利用されているかを調べることにより、蛋白質の機能構築に関する重要な知見が得られると考えている。
研究分野
  • 生物学的機能
  • 核酸一般
  • 遺伝子の構造と化学
  • 細胞生理一般
  • 酵素生理
関連発表論文 (1)Suckow J.M., Amano N., Ohfuku Y., Kakinuma J., Koike H., and Suzuki M., A Transcription Frame-Based Analysis of the Genomic DNA Sequence of a Hyper-Thermophilic Archaeon for the Identification of Genes, Pseudo-Genes and Operon Structures, FEBS Letters, 426, 86-92 (1998)
(2)Ohfuku Y., Koike H., Azuma Y., Kawashima T., Kudo N., Amano N., Kakinuma J., Suckow J.M., and Suzuki M., Identification of Genes in the Complete Genomic DNA Sequence of a Hyper-Thermophilic Archaeon, Pyrococcus sp. OT3, Proceedings of the Japan Academy, B74, 90-95 (1998)
(3)Shimofurutani N., Kisu Y., Suzuki M., and Esaka M., Functional Analyses of the Dof Domain, a Zinc Finger DNA-Binding Domain, in a Pumpkin DNA-Binding Protein AOBP, FEBS Letters, 430, 251-256 (1998)
(4)Allen M.D., Yamasaki K., Ohme-Takagi M., Tateno M., and Suzuki M., A Novel Mode of DNA Recognition by a β-Sheet Revealed by the Solution Structure of the GCC-Box Binding Domain in Complex with DNA, The EMBO Journal, 17, 5484-5496 (1998)
(5)Kisu Y., Ono T., Shimofurutani N., Suzuki M., and Esaka M., Characterization and Expression of a New Class of Zinc Finger Protein That Binds to Silencer Region of Ascorbate Oxidase Gene, Plant Cell Physiol, 39, 1054-1064 (1998)
(6)Tateno M., Yamasaki K., Amano N., Kakinuma J., Koike H., Allen M.D., and Suzuki M., DNA Recognition by β-Sheets, Biopolymers (Nucleic Acid Sciences), 44, 335-359 (1998)
(7)Yamasaki T., Yamasaki K., and Suzuki M., Methylation of Adenine Bases at the N6H2 Groups Decreases the Melting Temperature of the DNA Duplex Independently of the Nucleotide Sequence, Proceedings of the Japan Academy, B74, 210-215 (1998)
(8)Yamasaki T., Suckow J.M., Yamasaki K., and Suzuki M., Zinc Finger Proteins of the Archaebacterial Origin, Proceedings of the Japan Academy, B74, 227-232 (1998)
(9)Amano N., Ohfuku Y., Kakinuma J., Koike H., Tateno M., Suckow J.M., and Suzuki M., Informatical Analysis of Archaeal Genomic DNA Sequences 1: Informatical Basis for ORF Identification and Its Application to Developing an Efficient Algorithm for the Precise ORF Identification, Microbial & Comparative Genomics, 3, C21 (1998)
(10)Azuma Y., Ohfuku Y., Koike H., Amano N., Kakinuma J., Tateno M., Suckow J.M., and Suzuki M., Informatical Analysis of Archaeal Genomic DNA Sequences 2: Gene Composition of Archaeal Genomes, Microbial & Comparative Genomics, 3, C21-C22 (1998)
(11)Ohfuku Y., Koike H., Amano N., Kakinuma J., Tateno M., Suckow J.M., and Suzuki M., Informatical Analysis of Archaeal Genomic DNA Sequences 3: Positioning of High Repetitive DNA Sequences in Reference to the Direction of Transcription and Replication, Microbial & Comparative Genomics, 3, C31-C32 (1998)
(12)Suckow J.M., and Suzuki M., Genomic DNA Shuffling in Archaebacteria, Proceedings of the Japan Academy, B75, 10-15 (1999)
(13)Suckow J.M., and Suzuki M., A Sequence of Thirty Bases That Is Highly Repetitive in Archaebacterial Genomes, Proceedings of the Japan Academy, B75, 16-21 (1999)
(14)Koike H., Amano N., Tateno M., Ohfuku Y., Suckow J.M., and Suzuki M., Distribution and Orientation of Genes in the Genome of Pyrococcus OT3, Proceedings of the Japan Academy, B75, 37-42 (1999)
(15)Tateno M., Koike H., Amano N., Ohfuku Y., and Suzuki M., Archaebacterial Ribosome is a Chimera of Eubacterial-Type RNAs and Eukaryotic-Type Proteins, Proceedings of the Japan Academy, B75, 64-69 (1999)
(16)Suzuki M., An Outline of an Informatical Method for Identifying the Complete Set of Genes Using the DNA Sequence of a Whole Genome, Proceedings of the Japan Academy, B75, 81-86 (1999)
(17)Koike H., Kawashima T., and Suzuki M., Comparison of Archaebacterial Central Metabolic Pathways Using the Genomic DNA Sequences, Proceedings of the Japan Academy, B75, 101-106 (1999)
(18)Makino S., Amano N., Koike H., and Suzuki M., Prophages Inserted in Archaebacterial Genomes, Proceedings of the Japan Academy, B75, 166-171 (1999)
(19)鈴木理 「超好熱性古細菌ゲノムDNA配列の解析」 『生物工学』 第76巻6号,256-258 1998.6.
(20)鈴木理 「DNAの立体構造-2塩基対ステップ模型からのアプローチ-」 『現代化学』 No.329,23-30 東京化学同人 1998.8.
(21)鈴木理 「DNAの立体構造-その2:溝からの展望-」 『現代化学』 No.331,48-57 東京化学同人 1998.10.
(22)鈴木理 「DNAの立体構造-その3:転写ネットワークとDNA認識コード-」 『現代化学』 No.334,47-54 東京化学同人 1999.1.
(23)鈴木理 「DNAの立体構造-その4:DNA認識コードの立体化学的基礎-」 『現代化学』 No.335,26-34 東京化学同人 1999.2.
研究制度
  • 戦略的基礎研究推進事業、研究領域「生命活動のプログラム」研究代表者 鈴木 理(生命工学工業技術研究所)/科学技術振興事業団
研究報告資料
  • 鈴木 理. 生命活動のプログラム 超好熱性古細菌転写因子ネットワークの構造生物学的解析. 戦略的基礎研究推進事業 平成10年度 研究年報,1999. p.82 - 88.

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