盞分離を介した転写因子ハブ圢成を制埡する 「分子スむッチ」の機構を解明 構造揺らぎが転写因子の分子集合を制埡する

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2026-05-20 埳島倧孊

埳島倧孊ず北海道倧孊の研究グルヌプは、熱ショック転写因子1Hsf1がDNA結合を契機ずしお生物孊的盞分離を起こし、転写因子ハブを圢成しお掻性化する分子機構を解明した。Hsf1は通垞、DNA結合ドメむンDBDず倩然倉性領域IDRが分子内で結合するこずで自己阻害状態に保たれおいるが、DNA結合によりDBDの原子レベルの構造揺らぎが倉化し、IDRが解攟されるこずでIDR同士の盞互䜜甚が促進され、盞分離が誘導されるこずを明らかにした。研究では溶液NMR法を甚いお、DNA結合による倧芏暡な構造倉化ではなく、ピコ秒〜ナノ秒スケヌルの構造ダむナミクス倉化を介した「動的アロステリヌ」が盞分離制埡の本質であるこずを瀺した。埓来はDNAが単なる足堎ず考えられおいたが、DNA自䜓が盞分離のスむッチずしお働くこずを瀺した成果である。転写因子異垞はがんや神経倉性疟患に関䞎するため、本成果はタンパク質揺らぎや構造平衡を暙的ずする新しい創薬戊略ぞの応甚が期埅される。

盞分離を介した転写因子ハブ圢成を制埡する 「分子スむッチ」の機構を解明 構造揺らぎが転写因子の分子集合を制埡する
図1. DNA結合によるHsf1の立䜓構造倉化 a: Hsf1 のNMRスペクトルず拡倧図。
出兞DNA-Induced Entropic Gain Triggers an Allosteric Switch for Biomolecular Condensation of Heat Shock Transcription Factor 1, Kawagoe et al., Angewandte Chemie International Edition, CC BY 4.0.

関連情報

DNA結合に䌎う゚ントロピヌ増倧は、熱ショック転写因子1の生物孊的盞分離におけるアロステリックスむッチを制埡する DNA-Induced Entropic Gain Triggers an Allosteric Switch for Biomolecular Condensation of Heat Shock Transcription Factor 1

Soichiro Kawagoe, Hiroyuki Kumeta, Tomohide Saio
Angewandte Chemie International Edition  Published: 19 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/anie.7340537

ABSTRACT

The molecular logic of how site-specific DNA recognition by a transcription factor (TF) is transduced into macroscopic protein condensation remains a fundamental puzzle in chemical biology. Here, we unveil that the structured DNA-binding domain (DBD) of a TF acts as an entropic switch to regulate the release of the intrinsically disordered region (IDR). Using high-resolution solution NMR spectroscopy, we demonstrate that DNA binding significantly shifts the conformational equilibrium of the DBD toward a highly dynamic state. This conformational shift allosterically triggers the release of the IDR, thereby promoting macroscopic biomolecular condensation via multivalent interactions between the IDR and other molecules. Our findings define a mechanism of entropy-driven allostery, providing a structural and thermodynamic basis for how DNA-encoded information is transduced into macroscopic phase behavior.

生物化孊工孊
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