進化情報を用いたDNA修復酵素複合体の相互作用部位予測

利用进化信息预测 DNA 修复酶复合物的相互作用位点

基本信息

批准号：
15014233
负责人：
由良敬
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Japan Atomic Energy Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

ゲノムは放射線や化学物質による攻撃を受け続けている。これらの攻撃の結果、ゲノム配列に変化が生じるが、生物にはこの障害を修復する機構がある。また、DNA複製の際にも複製ミスは起こっているが、そのミスもほとんどの場合は修正されている。DNAの塩基配列をある程度保存することができなければ、ゲノムにコードされている情報が変化してしまい、その生物は死にいたる。ゲノムを修復するDNA修復酵素は複合体を形成していることが、生化学的な解析および立体構造解析でわかってきた。ところが、各修復システムの全立体構造が判明しているのはまれで、単体の構造もしくはドメインの構造のみが判明している場合が多い。そこでDNA修復酵素において、立体構造が判明している各サブユニットまたはドメインのどの部分が複合体形成に関与するかを、進化的情報から抽出する方法の開発と適用を目的として本研究を開始した。本研究の結果以下の3点を達成した。1)DNA修復関連タンパク質のアミノ酸配列、ゲノム上の位置、及び相互作用の情報を収集したデータベースを継続的に発展させた。その結果、現在133種類のDNA修復関連タンパク質が知られており、そのうちの82種類については、少なくともドメインの立体構造がホモロジーモデリングによって構築可能であることがわかった。2)タンパク質立体構造のデータベースを用いて、20種のアミノ酸残基がタンパク質の内部に埋まる傾向を調べたところ、従来の疎水性指標とは異なる傾向にあることがわかった。3)上記2つのデータを用いてDNA修復関連タンパク質の相互作用面を調べたところ、RuvAの他タンパク質(RuvB)との相互作用面を正しく推定することができた。また塩基除去修復酵素AAGには、他の修復関連タンパク質と相互作用しそうな表面が存在しないことが推定され、AAGが単体で損傷DNAに作用することが推定された。

基因组继续受到辐射和化学物质的攻击。这些攻击导致基因组序列的变化，但是生物具有修复这种疾病的机制。此外，在DNA复制过程中会出现复制误差，但在大多数情况下，这些误差也已得到纠正。如果无法在某种程度上保存DNA，则基因组中编码的信息将改变，从而导致生物体死亡。已经证明，生化和构象分析形成了修复基因组的DNA修复酶的复合物。但是，很少知道每个修复系统的总体三维结构，并且在许多情况下，仅知道单个结构或域的结构。因此，启动了这项研究，目的是开发和应用方法从进化信息中提取每个亚基或域的哪一部分在DNA修复酶中已知的构象参与复杂形成。这项研究的结果达到了以下三个点：1）继续开发了一个数据库，该数据库收集了有关氨基酸序列，基因组位置以及DNA修复相关蛋白的相互作用的信息。结果，发现目前已知133种与DNA修复相关的蛋白质，其中82种至少可以通过同源性建模来构建三维结构域结构。 2）使用蛋白质构象数据库，我们研究了将20种氨基酸残基埋在蛋白质内的趋势，并发现它们往往与常规疏水指标有所不同。 3）当我们使用上述两个数据研究了与DNA修复相关蛋白的相互作用表面时，我们能够正确估计RUVA与其他蛋白质（RUVB）的相互作用表面。据估计，碱性切除修复酶AAG没有任何可能与其他与修复相关蛋白相互作用的表面，并且单独AAG作用于受损的DNA。