Newswise - ニューヨーク州ストーニーブルック、2022年12月14日 - 細胞が分裂するたびに、ゲノムを正確に複製する必要があり、それぞれの新しい細胞に遺伝的指示の完全なセットがあることを確認します。 DNA複製として知られるこの重要なプロセスには、二本鎖DNAを解き放ち、2つの鎖を分離し、それぞれをコピーして元のDNA分子の2つの同一のコピーを生成できる洗練された分子機械が必要です。
DNA複製に関与する重要なタンパク質の1つは、DNA二重ヘリックスを解き放つために分子モーターのように作用する酵素である複製ヘリカーゼです。ヘリカーゼの構造とメカニズムを理解することは、DNA複製の複雑さを解明し、癌やウイルス感染などのさまざまな疾患における治療的介入の潜在的な標的を特定するために不可欠です。
Nature Structural＆Molecular Biology誌に掲載された最近の研究では、ストーニーブルック大学とマサチューセッツ大学医学部の科学者チームであるスティーブンレファク教授とジェームズバーガーが率いるチームは、複製ヘリカーゼがどのように運営されるかを理解することに大きな進歩を遂げました。高度なクリオエレクトロン顕微鏡（CRYO-EM）を使用して、DNA基質を備えた複合体における_bacillus subtilis_からの複製ヘリカーゼの高解像度構造を決定しました。
構造は、ヘリカーゼが独自の「カニの爪」形状を持っていることを明らかにし、2つのドメインが一緒になってDNAを握り、2つの鎖を分離します。カニの爪の立体構造により、ヘリカーゼはDNA基質を囲むことができ、二重らせんを巻き戻すための安定したプラットフォームを提供します。
「この構造は、ヘリカーゼがDNAにどのように結合してくつろぐかを明確に描写しています」と、ストーニーブルック大学の生化学および細胞生物学部の教授であるスティーブン・レファクは述べています。 「これは、複製ヘリカーゼがどのように機能し、それが治療介入の標的にされる可能性があるかを理解するための重要なステップです。」
さらに、研究者は、ヘリカーゼ活性を制御する重要な調節メカニズムを特定しました。彼らは、ヘリカーゼが2つの異なる立体構造を採用できることを示しました。これは、DNAに結合できる「開いた」立体構造と、ヘリカーゼを不活性に保つ「自己阻害」立体構造です。これら2つの立体構造間のスイッチは、一本鎖DNA結合タンパク質（SSB）と呼ばれる小さな調節タンパク質によって制御されます。
「自己阻害された立体構造は、ヘリカーゼがDNAを早期に巻き戻すことを妨げる安全メカニズムのように作用します」と、マサチューセッツ大学医学部の生化学と分子薬理学の教授であるジェームズ・バーガーは説明しました。 「SSBタンパク質は、ヘリカーゼのロックを解除する鍵として機能し、DNAに結合して複製プロセスを開始できます。」
これらの発見は、DNA複製の分子メカニズムに関する新しい洞察を提供し、ヘリカーゼ活性を阻害し、病原性微生物や癌細胞におけるDNA複製を妨げる可能性のある新規薬物の開発の潜在的な標的を明らかにします。
研究チームは現在、複製ヘリカーゼの構造と機能をさらに調査し、DNA複製に関与する他のタンパク質とどのように相互作用するかを理解するために取り組んでいます。この研究は、DNA複製欠陥または調節不全に関連する疾患を治療するための新しい治療戦略の開発につながる可能性があります。
ストーニーブルック大学について
Stony Brook Universityは、26,000人以上の学生と2,700人の教員を抱えるSUNY操作の公立研究大学です。大学は、健康科学、工学、ビジネス、社会科学、人文科学など、幅広い分野で200以上の学部および100の大学院学位プログラムを提供しています。ストーニーブルックの最先端の施設には、ストーニーブルックサウサンプトン海洋科学センター、高度な計算科学研究所、ラウファー物理科学センターがあります。大学は、アメリカの大学の名門協会のメンバーであり、研究と教育の卓越性で認められています。
