DNA 依存性プロテインキナーゼによる DNA の分子内凝縮化と分子間凝集化

DNA 依存性プロテインキナーゼ（DNA-PK）は、DNA 二本鎖切断損傷の非相同組換え修復経路に関与し、DNA 切断末端の認識とその末端の連結過程を制御する因子として特徴付けられてきた。機能的な DNA-PK は、キナーゼ活性を担う DNA-PKcs とその蛋白質リン酸化活性を調節する Ku70/Ku80 heterodimer が DNA 切断部位を介して分子間相互作用することで形成される。この相互作用は、一対の切断端に各因子一対が対称配置する単純な図式によって描かれてきたが、今回、我々はこのモデルとは異なる反応モードの可能性について得た知見を報告する。 DNA-PK と DNA から成る分子複合体の溶液中での動的な振る舞いを、高感度の蛍光顕微鏡を用いてリアルタイムで解析した。また、対応する複合体試料を固定・乾燥し、原子間力顕微鏡を用いて詳細な形態観察を行った。その結果、DNA 切断末端数を越えて過剰に DNA-PKｃｓ が結合すると、長い線状 DNA （166 kbp）に対しては分子内での凝縮化が優先しておこり、コイル状から球状への相変化が観察された。一方、短い線状 DNA （2.7 kbp）では複数の DNA が末端を介して凝集会合し、巨大な複合体を形成することが確認された。ATPの存在は両複合体における特徴的な形態の解消を促すことから、自己リン酸化反応が可逆的な構造変換に寄与することが示唆された。追加実験の結果も踏まえ、DNA-PK の新規機能について考察したい。第２８回日本分子生物学会年