分子生物学：AAA+ ATPアーゼを介したRuvAB–ホリデイジャンクション分岐点移動の仕組み
Nature 609, 7927 doi: 10.1038/s41586-022-05121-1
ホリデイジャンクションはDNA組換えの際に形成される重要な中間体で、生命の全ての界を通して見られる。細菌では、ホリデイジャンクションの形成を進めるのはホモ六量体AAA+ ATPアーゼであるRuvBモーター2個で、これらがRuvA–ホリデイジャンクション複合体と会合して、鎖交換反応のエネルギーを供給する。染色体の維持に重要な働きをしているにもかかわらず、この複合体の構造と分岐点移動を促進する仕組みはいまだに解明されていない。今回我々は、ホリデイジャンクションの構築、加工の過程にあってATPを加水分解中のRuvAB複合体の7つの異なるコンホメーション状態を、時間分解クライオ電子顕微鏡を用いて明らかにした。そのうちの5つの構造によって完全なヌクレオチドサイクルが解明でき、ATP加水分解、ヌクレオチド交換、RuvBの状況特異的なコンホメーション変化の時間空間的関係が明らかになった。DNAから離れたRuvBサブユニットが形成する変換装置中の協調した動きが、加水分解とヌクレオチド交換を促進する。この変換装置を固定することで、RuvBは、ATPに含まれるエネルギーをレバー様の動きに変換できるようになり、この動きによって生じる牽引力が分岐点移動を推進する。RuvBモーターはDNA基質と一緒に回転し、これがヌクレオチド交換サイクルの進行とともに、継続的な分岐点移動によるDNA組換え機構の基盤となることが明らかになった。これらの知見を総合することにより、RuvAB複合体による相同組み換えの原理が分子レベルで解読され、六量体AAA+モーターの化学・力学的共役における個別の、また連続的な遷移状態中間体が明らかになり、AAA+モーターを標的にした状態特異的な化合物設計のための詳しい手掛かりが得られた。
