DNA 依存性プロテインキナーゼが介在する可逆的な DNA 高次構造変換

DNA 依存性プロテインキナーゼ（DNA-PK）は、DNA の二本鎖切断損傷の修復過程を制御する動物細胞における DNA 修復因子である。DNA-PK はDNA 依存的なキナーゼ活性本体であるDNA-PKcsと、その活性本体と DNA 末端で相互作用しキナーゼ活性化に寄与するKu70/Ku86 heterodimer より構成される。我々は、溶液中における巨視的な分子動態の解析から、これらの蛋白質がDNA の高次構造を制御する因子であると考え、従来にない視点から特徴付けを行った。DNA-PK 構成蛋白質における DNA 高次構造への関与を評価するために、YOYO-1蛍光試薬で標識したT4 phage DNA（166 kbp）を基質に用い、蛋白質が引き起こす DNAの分子形態変化を蛍光顕微鏡により観察した。DNA 末端と１対１で結合する条件より過剰にDNA-PKcs が存在すると、濃度依存的にT4 DNA はランダムコイルから密に凝縮したグロビュールな状態へと分子内相変化することが見出された。また、DNA-PKcs によって部分凝縮した構造は、Kuの添加によって凝縮度のより高い産物へと変化した。興味深いことにこれらの凝縮構造は、ATPと反応してランダムコイル状態へと容易に変換されることがわかった。一方、予め Kuと結合した DNA では、DNA-PKcs によるDNA の凝縮化は認められなかった。以上の結果は、DNA-PK がキナーゼ活性とは独立にDNA 構造変換に関わる要件を示すとともに、この機能が自身のキナーゼ活性により可逆的に制御されることを示唆する。日本生物物理学会第４３回年