Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

転移因子 / レトロトランスポゾン / レトロポゾン / 宿主因子 / DNA損傷修復 / NHEJ / 逆転写酵素

転移因子Long Interspersed Element (LINE)は、様々な真核生物のゲノム中に広く存在し、我々真核生物のゲノム進化に大きな影響を及ぼしていることが知られている。たとえば、ヒトゲノムDNA中にはおよそ85万コピーの転移因子LINE配列が存在し、ヒトゲノムの約20%を構成している。 LINEがいかにしてこのように莫大なコピー数を獲得することができたのか、その転移・増幅機構についてはいまだ多くのなぞが残されている。 LINEの転移・増幅には、自身のコードするタンパク質(LINEタンパク質)と宿主のコードするタンパク質(宿主タンパク質)がかかわると考えられている。 LINE転移におけるLINEタンパク質の機能解析は進められているが、LINE転移における宿主タンパク質の役割はほとんど解析されておらず、LINE転移にどのような宿主タンパク質が係わるのか明らかにされていない。私は、LINE転移にかかわる宿主タンパク質を同定するため、ニワトリDT40細胞内でLINE転移を検出する実験系を構築した。DT40細胞の様々な遺伝子欠損株を用いてLINEの転移頻度を測定することにより、宿主細胞のDNA修復系、特に非相同末端結合経路(NHEJ)に係わる宿主タンパク質がLINE転移に係わることを発見した。また、NHEJ欠損細胞株内でのLINE転移の解析により、NHEJ修復系が、LINE配列5'末端と宿主ゲノムの連結に関わることを見い出した。

転移因子 / 逆転写酵素 / テロメア / テロメレース / レトロトランスポゾン / レトロポゾン

申請者は真核生物のゲノムDNA中に存在する転移因子であるLINEの増幅機構を解明することを目的として研究を行った。この転移因子LINEは自身の転移・増幅に必要な逆転写酵素を自身の内部にコードしている。この逆転写酵素は真核生物の染色体末端の短い反復配列(テロメア)の複製に必須の逆転写酵素テロメレースとアミノ酸配列上で相同性があり進化上の関係が注目されている。また、申請者のこれまでの研究により、アミノ酸配列上のみならずその逆転写反応の様式にも類似性(逆転写反応時の"鋳型RNAのずれ")のあることが示されている。申請者はこの二つの逆転写酵素、LINE逆転写酵素とテロメレースに共通する"鋳型RNAのずれ"機構を詳細に解析することを目的とし、本年度において、試験管内LINE逆転写反応系の構築を行った。小麦胚芽抽出液タンパク質発現系を用いてLINEタンパク質を合成し、この合成LINEタンパク質を用いることで、LINE RNAの逆転写開始反応の再構築に成功した。この反応系を用いて、LINE RNAがLINEタンパク質に特異的に認識されること、"鋳型RNAのずれ"が逆転写反応の開始段階で起きていることを明らかにした。また、この"鋳型RNAのずれ"反応がLINE RNAの3'末端に存在するステム-ループ保存配列、および3'末端繰り返し配列を必要とすることを示した。さらに、このステム-ループのループ領域がLINEタンパク質-RNAの特異的認識に重要な配列であることを示した。