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ミスマッチ塩基を含むDNA特異的切断活性を有する酵素を超好熱アーキアから発見!

公開日:2016.03.31

 

研究成果 農学

 九州大学大学院農学研究院の石野良純教授らの研究グループは、超好熱性アーキア(古細菌)の一種であるサーモコッカス菌から、遺伝子突然変異の原因となるミスマッチ塩基対を含む二本鎖DNAを特異的に切断する酵素を発見しました。
生物は、遺伝情報を担うDNAが傷つけられた際に、それを修復する能力を備えています。DNA修復の基礎研究が昨年度のノーベル化学賞の対象になりました。DNAはA-T,G-Cがそれぞれ塩基対を形成しますが、それ以外はミスマッチ塩基対と呼ばれ、遺伝子突然変異の原因となります。このミスマッチ塩基対の修復は代表的なDNA修復の一つであり、これまで大腸菌などの真正細菌、ヒトなど真核生物で多くの研究が報告されています。しかし、第3の生物であるアーキアは、大腸菌やヒトのミスマッチ修復で重要な役割を果たすMutSタンパク質を持たないものが多く、またMutSと類似したタンパク質を有するアーキアでも、そのミスマッチ塩基対認識機能がありません。それにもかかわらず、アーキアは太古の地球上で誕生してから現在まで、自分の遺伝情報を安定に保存して種を保存してきているため、アーキアも他の生物と同じようなDNA修復能を獲得していると考えられます。アーキアにおけるミスマッチ修復についてはこれまで長年のミステリーでした。さらに、アーキアは極限環境に生息するものが多く、なかでも100度の高温で生きている超好熱性アーキアはDNA塩基が傷つきやすいので、効率の良いDNA 修復機能を有していると考えられました。
 今回発見された酵素はこれまで全く知られておらず、既知のMutSタンパク質による修復とは違った、新たなミスマッチ修復経路の存在が予想されます。本発見は未解明であったアーキアのミスマッチ修復機構を解き明かす手がかりを与えるものです。
 本研究成果は、国際核酸研究誌「Nucleic Acids Research」誌のBreakthrough Paperとして選出され、2016年3月21日(月)に同誌のオンライン上で公開されました。

遺伝情報はDNAのA,G,C,Tという4つの塩基の並び方によって暗号化されています。 DNAはA-T,G-C がそれぞれ塩基対を形成して二本鎖として存在していますが、この塩基対が変わった時はミスマッチとして突然変異の原因になるので、生物は素早く修復する能力を備えています。このミスマッチ修復は、第3の生物であるアーキアでは、これまで全く未解明で、長年のミステリーでした。

研究者からひとこと

超好熱アーキアの研究を始めて25年、これまで多くの発見をしてきましたが、今回の発見もまた、胸がわくわくするもので、この発見から新規ミスマッチ修復機構の解明を目指したいと思っています。超好熱アーキアはまだまだ分子生物学の宝の山です。

論文情報

Identification of a mismatch-specific endonuclease in hyperthermophilic Archaea ,Nucleic Acids Research,
10.1093/nar/gkw153

研究に関するお問い合わせ先

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