DnaA複製開始活性を複製周期と共役して抑制する因子Hdaの機能制御メカニズム

Hda 因子的功能控制机制，与复制周期一起抑制 DnaA 复制起始活性

• 批准号: 18770155
• 负责人: 末次 正幸
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18770155/
• 关键词: 大腸菌; DNA複製

染色体の複製開始反応は細胞周期中ただ1回のみ起こるよう厳密に制御されている。大腸菌DnaAはATP結合型で複製開始を引き起こす。DnaAに結合したATPは、DnaA不活性化因子HdaとDNA装着型クランプ(DNAポリメラーゼIIIβサブユニット)とに依存して加水分解され、不活性なADP結合型DnaAが産生する。このDnaA制御システムはRIDAと呼ばれ、重複複製を抑制するために必須である。本研究ではまず、hda翻訳がこれまで推測されていた開始コドン(GUG)よりも15コドン下流に位置するCUGから開始していることを見いだした。大腸菌において翻訳効率が著しく低いCUGを開始コドンとして利用している遺伝子はこれが初めてであり、Hdaの細胞内量が氏いことと関連していると思われる。同定した開始コドンより翻訳したHdaは高活性体として精製された。さらにdaは、ADP特異的に結合能を示し、ATPや他のヌクレオチドとは結合しないというユニークな性質を持っていた。ADP結合型Hdaは単量体として存在し、RIDA再構成系においてDnaA結合ATPの加水分解活性を示した。一方、DP非結合型HdaはRIDAに不活性なホモ多量体を形成した。DNA装着型クランプとの結合能はADP結合型、非結合型Hdaに関わらず見られたものの、続くDnaAとの相互作用にはADP結合型Hdaが必要であった。おそらく、DP結合によるHdaの活性化には、モノマー化によるDnaA相互作用部位の露出が関与していると考えられる。さらに我々は細胞内においてもHdaがADP結合型として存在していること、またADP結合がHdaの細胞内機能に重であることを見いだした。以上の結果はHdaがADP結合1解離を通してDnaA不活性化システムの発動を制御するスイッチとして働く可能性を提唱するものである。

染色体复制的启动受到严格调控，并且在细胞周期中仅发生一次。大肠杆菌 DnaA 与 ATP 结合并触发复制启动。与 DnaA 结合的 ATP 在 DnaA 失活因子 Hda 和 DNA 附着钳（DNA 聚合酶 III β 亚基）的作用下被水解，产生失活的 ADP 结合 DnaA。这种 DnaA 控制系统称为 RIDA，对于抑制冗余复制至关重要。在这项研究中，我们首先发现hda翻译从CUG开始，CUG位于先前预测的起始密码子(GUG)下游15个密码子处。这是大肠杆菌中第一个使用翻译效率极低的CUG作为起始密码子的基因，被认为与细胞内Hda含量低有关。从鉴定的起始密码子翻译而来的 Hda 被纯化为高活性形式。此外，da具有表现出ADP特异性结合能力且不与ATP或其他核苷酸结合的独特性质。 ADP 结合的 Hda 作为单体存在，并且在 RIDA 重建系统中显示出对 DnaA 结合的 ATP 的水解活性。另一方面，未结合 DP 的 Hda 形成对 RIDA 无活性的同源多聚体。尽管无论 ADP 结合或未结合的 Hda 都观察到与 DNA 附着的夹子结合的能力，但 ADP 结合的 Hda 是随后与 DnaA 相互作用所必需的。 DP 结合激活 Hda 可能涉及通过单体化暴露 DnaA 相互作用位点。此外，我们发现Hda以ADP结合形式存在于细胞内，并且ADP结合对于Hda的细胞内功能很重要。这些结果表明，Hda 可能充当通过 ADP 结合 1 解离来控制 DnaA 失活系统激活的开关。

项目成果

An isolated Hda-clamp complex is functional in the regulatory inactivation of DnaA and DNA replication

分离的 Hda-clamp 复合物在 DnaA 和 DNA 复制的调节失活中发挥作用

• 发表时间: 2006
• 期刊: J. Struct. Biol. 156
• 作者: Kawakami;H.;Su'etsugu;M.;Katayama;T.
• 通讯作者: T.

The exceptionally tight affinity of DnaA for ATP/ADP requires a unique aspartic acid residue in the AAA+ sensor 1 motif

• DOI: 10.1111/j.1365-2958.2006.05450.x
• 发表时间: 2006-12-01
• 期刊: MOLECULAR MICROBIOLOGY
• 影响因子: 3.6
• 作者: Kawakami, Hironori;Ozaki, Shogo;Katayama, Tsutomu
• 通讯作者: Katayama, Tsutomu

大腸菌染色体の複製開始制御機構の発動メカニズム

大肠杆菌染色体复制起始控制机制的激活机制

• 发表时间: 2008
• 作者: 末次正幸;藤光和之;片山 勉
• 通讯作者: 片山 勉

Involvement of the Escherichia coli folate-binding protein YgfZ in RNA modification and regulation of chromosomal replication initiation

• DOI: 10.1111/j.1365-2958.2005.04932.x
• 发表时间: 2006-01-01
• 期刊: MOLECULAR MICROBIOLOGY
• 影响因子: 3.6
• 作者: Ote, T;Hashimoto, M;Kato, J
• 通讯作者: Kato, J

細胞周期進行と共役した大腸菌複製開始蛋白質DnaAの活性制御機構

大肠杆菌复制起始蛋白 DnaA 与细胞周期进程耦合的调控机制

• 发表时间: 2007
• 作者: 末次正幸;藤光和之;片山 勉
• 通讯作者: 片山 勉