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生物物理:DNA上で往復を繰り返すモータータンパク質

Nature 437, 7063 doi: 10.1038/nature04049

多くのヘリカーゼが、組み換えという厳密に制御される必要がある重要な過程を調節する。いくつかのヒト疾病関連ヘリカーゼにおける突然変異は、組み換えを増加させ、ゲノムを不安定にし、癌を引き起こす。これらの酵素が取り得る作用様式を明らかにするために、今回我々は1分子蛍光アッセイを開発し、出芽酵母のSrs2と相同なスーパーファミリー1 DNAヘリカーゼである大腸菌のRepのDNAへの結合と転位を可視化することができた。個々のRepモノマーがATP加水分解を用いて1本鎖(ss)DNA上を3'から5'の方向に移動するのが観察された。意外にもこのタンパク質は、2本鎖DNAやストレプトアビジンのような妨害物にぶつかると、突然最初の位置の近くまで跳ね返り、その後も転位と跳ね返りを繰り返した。この反復往復は、妨害物によってタンパク質のコンホメーションが変化し、タンパク質の第2のDNA結合部位に対するDNAの親和性が高まり、これにより一時的にDNAのループができることで起こる可能性が高い。反復往復は、失速した複製フォークと岡崎フラグメント類似体で区切られたssDNA上でも観察され、Repの存在は、ssDNA上での組み換えタンパク質RecAのフィラメント形成を遅らせた。したがって、失速した複製フォークに1個のRepモノマーが結合することにより、1本鎖領域での反復往復が起こり、有害な組換え中間体がDNAに近づかないようにしていると考えられる。

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