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細胞:張力のかかった核タンパク質フィラメントからのRAD51タンパク質解離の計測

Nature 457, 7230 doi: 10.1038/nature07581

真核生物のATP依存性相同組み換えの主要な触媒は、一本鎖DNAの周囲に重合したRAD51タンパク質で構成されている。この核タンパク質フィラメントは、相同な二本鎖DNA領域を認識して侵入する。鎖の交換の後、この核タンパク質フィラメントが解体することで組み換え過程が完了する。しかし、このRAD51フィラメントの解体の分子機構はほとんど解明されていない。今回我々は、光ピンセットと単一分子蛍光顕微鏡観察、マイクロ流体工学的手法を組み合わせることによって、ヒトのRAD51核タンパク質フィラメントの解体が、ATP加水分解とフィラメントに蓄えられた張力の放出との相互作用の結果として起こることを明らかにする。DNAに外部から張力をかけると、解体は遅くなり、解体が止まることさえあるとわかった。RAD51パッチの蛍光を定量的に測定することで、解体が長い休止期をはさんで、急激に起こることが見いだされた。停止した複合体が弛緩すると休止が終わり、急激な解体が起こる。これらの結果は、張力に依存した解体が、張力とは無関係なATP加水分解の後にフィラメントの末端だけから起こることを示している。今回の単一分子を扱う統合的な方法により、相同組み換え反応の重要な段階であるフィラメント解体の機構を詳しく解析できた。これによってさらに、付随タンパク質が解離にどう影響するかも明らかにできる。

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