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| 染色体複製開始タンパク質 dnaA | |||||||
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| 識別子 | |||||||
| 生物 | |||||||
| シンボル | ＤＮＡＡ | ||||||
| エントレズ | 948217 | ||||||
| RefSeq (Prot) | NP_418157.1 | ||||||
| ユニプロット | P03004 | ||||||
| その他のデータ | |||||||
| 染色体 | ゲノム: 3.88 - 3.88 Mb | ||||||
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| バクテリア | |||||||||
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 dnaa ボックス dna と複合体を形成した dnaa ドメイン iv の結晶構造 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | バクテリア | ||||||||
| パム | PF08299 | ||||||||
| ファム一族 | CL0123 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| SCOP2 | 1j1v / スコープ / SUPFAM | ||||||||
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DnaA は細菌における DNA 複製の開始を活性化するタンパク質です。[1]レプリコン モデルに基づき、正に活性なイニシエーター分子が、レプリケーターと呼ばれる環状染色体上の特定のスポットと接触して DNA 複製を開始します。[2]これは、oriC での DNA の巻き戻しを促進する複製開始因子です。[1]すべての細菌に存在する DnaA タンパク質は、DnaA ボックスと結合して染色体複製を開始します。DNA 複製の開始段階の開始は、DnaA の濃度によって決まります。[1] DnaA は成長中に蓄積し、複製の開始を引き起こします。[1]複製は、oriC の上流の 9 塩基 (9 塩基) の繰り返しに活性 DnaA が結合することから始まります。[1] DnaA が結合すると、13 塩基の繰り返しで鎖が分離します。[1]この結合により、DNA はループし、ヘリカーゼ DnaB によって解けて開く準備が整います。[1]
| バクテリア | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 aquifex aeolicus の amppcp 結合 DNA の構造 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | バクテリア | ||||||||
| パム | PF00308 | ||||||||
| ファム一族 | CL0023 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PDOC00771 | ||||||||
| SCOP2 | 1j1v / スコープ / SUPFAM | ||||||||
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関数
DnaAは主に活性ATP型と不活性ADP型の2つの異なる形態で構成されている。[1] [3]細胞分裂直後の細胞内の活性DnaAレベルは低い。[1] DnaAの活性型はATPを必要とするが、oriC / DnaA複合体の形成とそれに続くDNAの巻き戻しにはATP加水分解を必要としない。[4]
大腸菌のoriC部位には、ATに富む13塩基対領域（DUE ）が3つあり、その後にTTAT（ CまたはA）CA（CまたはA）Aという配列を持つ9bpの領域が4つ続く。[ 5 ]約10個のDnaA分子が9bpの領域に結合し、タンパク質を包み込むため、ATに富む領域のDNAがほどける。oriC内には8つのDnaA結合部位があり、DnaAは異なる親和性で結合する。DNA複製が開始するとき、DnaAは高親和性結合部位と低親和性結合部位のすべてを占有する。変性したATに富む領域は、DnaB（ヘリカーゼ）のリクルートメントを可能にし、 DnaC （ヘリカーゼローダー）と複合体を形成する。DnaCは、ヘリカーゼが13bpの領域でssDNAに結合して適切に収容するのを助ける。これはATP加水分解によって達成され、その後DnaCが放出される。一本鎖結合タンパク質（SSB）は、複製バブルを維持するために一本鎖 DNA を安定化します。DnaBは5'→3' ヘリカーゼであるため、ラギング鎖上を移動します。DnaB はDnaG（プライマーゼ）と結合して、リーディング鎖用の唯一のプライマーを形成し、ラギング鎖にRNAプライマーを追加します。DnaG と DnaB の相互作用は、ラギング鎖上の Okazaki フラグメントの長さを制御するために必要です。その後、 DNA ポリメラーゼ IIIがDNA 複製を開始できます。
DnaAは4つのドメインで構成されています。最初のドメインは調節タンパク質と関連するN末端、2番目はらせん状のリンカー領域、3番目はATPに結合するAAA+領域、4番目はC末端DNA結合領域です。[6] DnaAには2つの保存された領域が含まれています。最初の領域はタンパク質の中央部分に位置し、ATP結合ドメインに対応し、2番目はC末端半分に位置し、DNA結合に関与しています。[7]
DnaA変異体
dnaA遺伝子が変異した最初の株は、温度感受性K-12株CRT46とCRT83で、対応する株番号はdnaA46とdnaA83です。dnaA変異体とは対照的に、PC2株はDNAヘリカーゼdnaBのローディング因子をコードするdnaC遺伝子に変異があります。[8]
合成
DnaAは自身のプロモーターに結合する能力を持っています。DnaAが自身のプロモーターに結合すると、RNAポリメラーゼがプロモーターに結合するのをブロックし、転写の開始を阻害します。このようにして、DnaAは自身の発現を調節することができます。[3] [9]このプロセスは自己調節と呼ばれます。[10]
規制
各細胞分裂周期は、開始タンパク質であるDnaAによる新しい染色体複製サイクルをトリガーします。正確なタイミングのためには、ヘリカーゼのロードと起点DNAの巻き戻し中にoriCとDnaA-ATPモノマーの相互作用を制御することが重要です。大腸菌のDnaA認識部位は、段階的な複製前複合体の組み立てを容易にするためにOriC内に配置されており、DnaAはオリゴマー化時に低親和性部位と相互作用して、オリゴマー化時に高親和性部位間のギャップを埋めます。自然界ではOriC機能を細菌のライフスタイルに関連付けるギャップ充填戦略が多数ある可能性があり、それがOriC DnaA認識部位パターンの幅広い多様性を説明できる可能性があります。[11] DnaAには、活性ATP型とADP型の2つの形式があり、制御されています。 ATP型は、Hdaタンパク質とβスライディングクランプ（DnaN）[13]からなるDnaAの制御不活性化（RIDA）[12]とdatA依存性DnaA-ATP加水分解[14]のいずれかによってADP型に変換されます。ADP型は、 DnaA再活性化配列1と2（DARS1とDARS2）によってATP型に変換されます。[15]
DnaAタンパク質構造
DnaAタンパク質には4つの領域があります。大腸菌と枯草菌のタンパク質を最初に比較したところ、球状構造が発見され、比較的保存されたN末端と、ほとんど可変の領域で区切られた広く保存された大きなC末端が明らかになりました。[16]たとえば、腸内細菌のタンパク質は、N末端とC末端の配列がほぼ同じですが、可変領域には多数のアミノ酸の調整、除去、挿入が特徴です。[17] C末端領域には、AAA+ファミリーATPaseモチーフと独立したDNA結合球があります。NMRによって、大腸菌球IVは、DnaAボックスと複合したときに非常に明確な構造をとることが判明しました。その結果、DNAリストはヘリックスターンヘリックスモチーフと導入環の組み合わせによって仲介されていることが確認されました。 DnaAは、ADPではなくATPに結合すると、1回転あたり4つのモノマーを持つ超らせん構造を形成します。球体Iの構造は、さらに3つの細菌種と大腸菌からNMRによって決定されています。[18]
DnaAタンパク質合成の自己調節
dnaA(Ts)変異体の研究は、dnaA遺伝子が自己調節されることを初めて証明した。DnaAタンパク質は非許容温度でも不活性な状態で生成されるが、一部の変異体では発育に適した温度に戻すことで再び活性化することができる。[17]この可逆的な開始能力は、培養物の質量増加を考慮すると予想よりも大きく、許容温度でタンパク質合成がない場合でも見られ、DnaAタンパク質合成が高成長温度で抑制解除されることを示唆している。これらの結果を受けて、dnaA46変異体を許容、中間、非許容の発育条件下で徹底的に調査することとなった。[19]この研究結果から、成長温度が上昇するにつれてDnaA46タンパク質の活性が低下し、中間温度でのDNAと起源の濃度が徐々に低下することが明らかになった。開始能力の増加は、DnaAタンパク質活性の低下と同時に見られた。ハンセンとラスムッセン（1977）は、dnaAプロモーター領域とdnaA遺伝子の配列決定の結果、dnaA遺伝子に入る転写産物が見つかったため、DnaAタンパク質が複製開始に正の効果があると主張した。[19] DnaAプロモーター領域には、225塩基対内に9つのGATC部位と、類似の配列があり、これらの観察に基づいて、自身の合成に負の役割を果たしている。 2つのプロモーターは、oriC領域に繰り返し（DnaAボックス）を提供し、2つのプロモーターの間に見つかった。いくつかの研究によると、DnaAタンパク質は両方のプロモーターを負に制御する。これらの研究では、dnaATs変異体では非許容温度でdnaA転写が4～5倍上方制御され、DnaAタンパク質が過剰に生成された場合は同じ量抑制されることが発見された。dnaA遺伝子の自己制御にはDnaAボックスが必要である。[20] dnaA2pプロモーター領域の配列には、より明確に見られる興味深い特徴がいくつかあります。このプロモーターには2つのGATC部位があり、1つは10配列に、もう1つは35配列にあります。そして、生体内および生体外の両方で、メチル化によりこのプロモーターからの転写が2倍に増加します。さらに、DnaAタンパク質は、dnaA2pプロモーターの上流領域に高い親和性で結合します。[10]
参照
参考文献
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さらに読む
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- スコールフィールド G、エリントン J、マレー H (2012 年 3 月)。 「Soj/ParA は開始タンパク質 DnaA のヘリックス形成を阻害することにより DNA 複製を停止させます。」EMBO ジャーナル。31 (6): 1542–1555。土井：10.1038/emboj.2012.6。PMC 3321191。PMID 22286949。
外部リンク
- 米国国立医学図書館の医学件名標目(MeSH)にある DnaA+タンパク質、+細菌