STRUCTURE AND FUNCTION OF MOLECULRAR SWITCH FOR CHROMOSOMAL REPLICATION

染色体复制分子开关的结构和功能

• 批准号: 14380330
• 负责人: KATAYAMA Tsutomu
• 金额: $ 9.79万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14380330/
• 关键词: DNA replication; Cell cycle; DnaA protein; E.coli; DNA polymerase; AAA+ motif; ATP; Antibiotics; 大腸菌

In the E.coli cell cycle, function of the chromosomal replication initiator DnaA protein is tightly regulated. After the ATP-bound DnaA initiates replication, DnaA-ATP is hydrolyzed by the DNA-loaded clamp subunit of DNA polymerase III holoenzyme and Hda protein, yielding ADP-bound DnaA, the inactivated form. In this study, we analyzed structure-function relationship of Hda protein, and found that the camp-binding site on Hda. Moreover, we identified important amino acid residues in AAA+ motifs of this protein. In the cell cycle, ADP-DnaA is probably reactivated for the next round of initiation of chromosomal replication. We hypothesized that an unknown factor releases ADP from DnaA. As concentration of ATP is 10-fold higher than ADP in the cell, ATP can bind to DnaA, reactivating this protein. As a result of comprehensive biochemical search, we identified a candidate of such DnaA-reactivating factor.

在大肠杆菌细胞周期中，染色体复制启动子 DnaA 蛋白的功能受到严格调控。 ATP 结合的 DnaA 开始复制后，DnaA-ATP 被 DNA 聚合酶 III 全酶的 DNA 夹子亚基和 Hda 蛋白水解，产生 ADP 结合的 DnaA（失活形式）。在本研究中，我们分析了Hda蛋白的结构与功能关系，发现了Hda上的camp结合位点。此外，我们还鉴定了该蛋白质 AAA+ 基序中的重要氨基酸残基。在细胞周期中，ADP-DnaA 可能会重新激活，以启动下一轮染色体复制。我们假设一种未知因素从 DnaA 中释放 ADP。由于细胞中 ATP 的浓度比 ADP 高 10 倍，ATP 可以与 DnaA 结合，重新激活该蛋白质。经过全面的生化研究，我们确定了这种 DnaA 重新激活因子的候选者。

项目成果

片山 勉(分担執筆): "ゲノムの複製とその制御(松影昭夫・正井久雄編)"シュプリンガーフェアラーク東京. 234 (2002)

Tsutomu Katayama（合著者）：“基因组复制及其控制（由 Akio Matsukage 和 Hisao Masai 编辑）”Springer Verlag Tokyo 234（2002）。

Su'etsugu, M., et al.: "Molecular mechanism of DNA replication-coupled inactivatidn of the initiator protein in Escherichia coli : Interaction of DnaA with the sliding clamp-loaded DNA and the sliding clamp-Hda complex"Genes to Cells. (in press). (2004)

Suetsugu, M. 等人：“大肠杆菌中起始蛋白 DNA 复制偶联失活的分子机制：DnaA 与滑动夹加载的 DNA 和滑动夹-Hda 复合物的相互作用”基因到细胞。

Fujikawa, N.et al.: "Structural basis of replication origin recognition by the DnaA protein"Nucleic Acid Research. 31. 2077-2086 (2002)

Fujikawa, N.等人：“DnaA 蛋白复制起点识别的结构基础”核酸研究。

Katayama, T.: "Regulatory mechanism for chromosome replication in bacteria"Advances in Pharmaceutical Sciences. 19. 19-28 (2003)

Katayama, T.：“细菌染色体复制的调节机制”药物科学进展。

Onogi, T., Ohsumi, K., Katayama, T., Hiraga, S.: "Replication-dependent recruitment of the β subunit of DNA polymerase III from cytsolic spaces to replication forks in Escherichia coli"Journal of Bacteriology. 184・3. 867-870 (2002)

小野木 T.、大隅良典 K.、片山 T.、平贺 S.：“DNA 聚合酶 III 的 β 亚基从胞质空间到大肠杆菌复制叉的复制依赖性募集”细菌学杂志 184・3。 .867-870 (2002)