EcoRII

EcoRII（えこあーるつー）

概要

EcoRIIは、グラム陰性菌である大腸菌（Escherichia coli）に由来する制限修飾系を構成する酵素の一つで、特にDNAを切断する制限酵素として知られています。この酵素は真正細菌に分類され、その反応様式からタイプIIE制限酵素ファミリーに属します。EcoRIIは、402個のアミノ酸残基から構成される単量体タンパク質であり、その分子量は約45.2キロダルトン（kDa）です。

機能と反応メカニズム

EcoRIIの最も重要な機能は、DNA上の特定の塩基配列を認識し、その部位でDNA鎖を切断することです。EcoRIIが認識する標的配列は、5'-CCWGG-3'という特徴的な疑似回文構造を持っています。ここで'W'はアデニン（A）またはチミン（T）のいずれかの塩基を示します。

タイプIIE制限酵素であるEcoRIIは、単一の認識配列に結合するだけでなく、複数の認識配列、具体的には2つまたは3つの5'-CCWGG-3'配列と相互作用することが特徴です。これらの結合部位のうち、実際にDNAを切断する触媒活性を発揮するのは一つだけです。残りの結合部位は、酵素の切断活性を調節するアロステリックアクチベーターとして機能します。このアロステリック制御機構は、EcoRIIの厳密な配列特異性と効率的な切断活性に寄与していると考えられています。

標的配列であるCCWGGを認識すると、EcoRIIはその部位を切断します。この切断によって、いわゆる粘着末端と呼ばれる突出した一本鎖のDNA部分が生成されます。このような末端は、他のDNA断片との結合（ライゲーション）を容易にするため、遺伝子組み換えなどの分子生物学実験において非常に有用です。

分子構造

EcoRIIの立体構造に関する詳細な研究は、X線結晶構造解析によって進められています。特に、酵素単独の状態、すなわちDNAが結合していないアポ状態における変異体R88Aの結晶構造が、2.1Åという高い分解能で解明されています（PDBエントリー1NA6）。

EcoRIIの単量体構造は、機能的に異なる二つの主要なドメインから構成されています。これらのドメインは、比較的柔軟性の高いヒンジループと呼ばれる領域によって連結されています。

N末端ドメイン（エフェクター結合ドメイン）

EcoRIIのN末端側に位置するこのドメインは、エフェクター結合ドメインとしても知られ、DNA認識やアロステリックな調節に関与しています。構造的には、DNAに結合する機能を持つ典型的な偽バレルフォールド構造（SCOP分類101936）をとっており、DNAとの相互作用に重要な役割を果たすと考えられる顕著な裂溝を有しています。

構造解析の結果から、このN末端ドメインは進化的に他の特定のDNA結合ドメインと関連があることが示唆されています。例えば、高等植物の転写因子に含まれるB3 DNA結合ドメイン（SCOP分類117343、PDBエントリー1WID）や、別の制限酵素であるBfiIのC末端ドメイン（PDBエントリー2C1L）との間に構造的な類似性が見出されています。

C末端ドメイン（触媒ドメイン）

EcoRIIのC末端ドメインは、DNAのリン酸ジエステル結合を切断する酵素反応を実際に触媒する中心部位です。このドメインは、制限酵素に特徴的な典型的な制限酵素様フォールド構造（SCOP分類52979）を持っています。その構造的特徴に基づき、EcoRIIの触媒ドメインは、30以上の異なるタンパク質を含む巨大な制限酵素スーパーファミリー（SCOP分類52980）に属する一員として位置づけられています。

これらの構造情報、特に各ドメインのフォールドや他のタンパク質との関連性は、EcoRIIがどのようにDNAを認識し、切断し、そして他の多くのヌクレアーゼと進化的に関連しているかを理解する上で重要な手がかりとなります。

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