タンパク質によるDNA配列の間接認識; 分子動力学によるDNA配列の構造特性の解析

Indirect readout by DNA binding proteins; Analysis of sequence dependent conformation by molecular dynamics simulation

藤井 聡*; Arazo-Bravo, M. J.*; 竹中 繁織*; 河野 秀俊; 郷 信広; 皿井 明倫*

Fujii, Satoshi*; Arazo-Bravo, M. J.*; Takenaka, Shigeori*; Kono, Hidetoshi; Go, Nobuhiro; Sarai, Akinori*

タンパク質によるDNA配列の認識には、タンパク質のアミノ酸残基による塩基との直接相互作用による直接認識だけでなく、DNAの配列特異的な構造や物性を通した間接的な認識も重要であることがわかってきた。DNAの構造や物性は塩基配列により異なるため、それらの配列依存性を調べることが重要である。そこで本研究では、DNAの塩基配列ごとに特徴的に存在する構造や柔軟性を調べるため、DNAの水溶液中における動態を分子動力学シミュレーションを実行した。ユニークなテトラマー136種類(AATT, AAAC, CGATなど)を含む12塩基対の二本鎖DNA d(CGCGWXYZCGCG)2 (WXYZ:テトラマー)それぞれについて分子動力学計算を行い、その各10nsのトラジェクトリーからDNAの構造特性を表すステップパラメータを算出し、中央部のユニークなダイマー(AA, AG, GA, GG, AC, AT, GC, CA, CG, TA)ごとにまとめ比較を行った。ステップパラメータの分布に、配列それぞれに特徴的な相関性が観察された。また、ステップパラメータの分布とDNAのリン酸骨格の関係についても報告する。一方、ステップパラメータの分布から平均場ポテンシャルを計算し、そのポテンシャルを用いて、与えられた配列と構造を持ったDNAあるいはタンパク質・DNA複合体中のDNAのコンフォメーションエネルギーと間接認識の特異性の関係解析を行った。

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