DNA-タンパク質複合体の解離過程の自由エネルギープロファイル

Free energy profiles of the dissociation of protein-DNA complexes

米谷 佳晃; 河野 秀俊

Yonetani, Yoshiteru; Kono, Hidetoshi

DNAと蛋白質の結合状態には配列特異的(Specific)と非特異的(Nonspecific)の2つがあり、DNA結合蛋白質は、この2つの状態を使い分けてターゲットとするDNA配列を探索する。細胞内で、蛋白質はDNAから離れて溶液中を移動し(3次元探索)、DNAに出会うとDNAに弱く結合する(Nonspecific binding)。ここから、DNAにコンタクトしながらスライドし(1次元探索)、ターゲット配列に到達すると強い結合(Specific binding)に切り替わると言われている。これまでにNMR構造解析によりSpecificとNonspecificの各結合状態に対するDNA-蛋白質複合体の立体構造が解かれている。しかし、このような探索過程のメカニズムを捉えるには、結合状態だけでなくそこからの遷移に対する知見が必要になる。本研究では、タンパク質ラックリプレッサーのDNA結合ドメインを対象にSpecificとNonspecificの各結合状態を初期構造として分子動力学シミュレーションを行い、DNAからタンパク質を解離させることにより、解離過程の構造変化と自由エネルギー変化を求めた。自由エネルギープロファイルをもとに両者の結合状態を識別できれば、DNA配列に対するタンパク質の結合特異性の予測も可能となると考える。

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