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Thermus aquaticusのDNAポリメラーゼの結晶構造について

Y Kim¹, S H Eom, J Wang

¹Department of Molecular Biophysics and Biochemistry, Yale University, New Haven, Connecticut 06520-8114, USA.

|August 17, 1995

まとめ

Taqポリメラーゼの構造は,そのポリメラーゼドメインがE. coliのDNAポリメラーゼIのKlenow断片に似ていることを示しています. しかし,Taqポリメラーゼには3'5'外核酵素活性が欠け,5'核酵素活性部位はポリメラーゼ活性部位から遠く離れている.

科学分野:

バイオケミストリーバイオケミストリー
構造生物学構造生物学とは
分子生物学は分子生物学である.

背景:

PCRに不可欠なTaqポリメラーゼは,E. coliのDNAポリメラーゼI (pol I) とホモロジーを共有しています.
クレノウのポリの断片は構造的に特徴付けられているが,無傷のポリは難解である.
Taqポリメラーゼは5'ヌクレアゼ活性とポリメラーゼドメインを有しているが,ポリIに存在する3'-5'エクソヌクレアゼ編集機能を欠いている.

研究の目的:

Taqポリメラーゼの高解像度結晶構造を決定するために.
TaqポリメラーゼとE. coliDNAポリメラーゼI,特にKlenow断片の構造特性を比較する.
TaqポリメラーゼとポリIの機能的差異の構造的根拠を解明し,ニュクレアゼとポリメラーゼ活性部位に焦点を当てた.

主な方法:

2.4A解像度でTaqポリメラーゼの構造を決定するために,X線結晶学を用いた.
TaqポリメラーゼとE. coli DNAポリメラーゼIのKlenow断片の比較構造分析が行われました.

主要な成果:

TaqポリメラーゼとKlenow断片のポリメラーゼドメインは,ほぼ同一の構造を示しています.
Taqポリメラーゼは,その3'-5'エクソヌクレアゼ活性部位の残存部位に,触媒的に重要なカルボキシラート残基を欠いている.
保存された金属イオン結合カルボキシラートを含む5'核酵素活性部位は,ポリメラーゼ活性部位から約70A離れた場所に位置しています.

結論:

構造データから,TaqポリメラーゼとポリIの機能的な相違,特にTaqポリメラーゼにおける3'-5'エクソヌクレアゼの活性喪失の洞察が得られる.
5'核酶とポリメラーゼ活性部位の独特の空間的配置は,DNA合成におけるそれらの協調された機能についての疑問を提起する.
発見は,異なるドメインの組織と活動を持つDNAポリメラーゼを含むDNA複製と修復のメカニズムを理解するのに寄与します.

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