ヒトPOT1はテロメアのg四重鎖を破壊し、in vitroでテロメラーゼの拡張を可能にします

POT1（テロメア1の保護1タンパク質）は、多様な真核生物の染色体の端にあるssDNAオーバーハングに結合します。POT1は、分裂酵母で最もよく示されているように、染色体の最終保護に不可欠です。ヒト細胞では、HPOT1はテロメア長の調節にも関与しています。ここで、Hoogsteen塩基対を介して分子内G四重鎖を形成するD [GGG（TTAGGG）（3）]などのテロメアのオリゴヌクレオチドが、組換えヒトテロメラーゼによる拡張の辺縁プライマーのみとして機能することを示しています。テロメラーゼは、ヌクレオチド添加のたびに失速します。反応にHPOT1を添加すると、G四重鎖を形成できないプライマーで見られる通常の加工伸長パターンが回復します。HPOT1は触媒的に作用しませんが、代わりにDNAとの化学量論的複合体を形成し、3 '尾を解放します。テロメアシーケンスの5 '端近くに塩基対のアンチセンスオリゴヌクレオチドは、テロメラーゼが伸び可能な3'尾を残し、g-quadruplexプライマーの活性化に対するHPOT1の効果を複製します。したがって、HPOT1は、これらのテロメアプライマーの展開された形式を平衡集団にトラップするだけで機能する場合があります。テロメアの維持におけるHPOT1の追加の役割を提案します。テロメアDNAのG四重鎖構造を破壊し、それによってテロメラーゼによる適切な伸長を可能にします。

The POT1 (protection of telomeres 1) protein binds the ssDNA overhangs at the ends of chromosomes in diverse eukaryotes. POT1 is essential for chromosome end-protection, as best demonstrated in fission yeast. In human cells, hPOT1 is also involved in telomere-length regulation. We now show that telomeric oligonucleotides, such as d[GGG(TTAGGG)(3)], which form intramolecular G-quadruplexes through Hoogsteen base-pairing, serve as only marginal primers for extension by recombinant human telomerase; telomerase stalls after every nucleotide addition. Addition of hPOT1 to the reaction restores the normal processive elongation pattern seen with primers that cannot form G-quadruplexes. hPOT1 does not act catalytically but, instead, forms a stoichiometric complex with the DNA, freeing its 3' tail. An antisense oligonucleotide, which base-pairs near the 5' end of the telomeric sequence, leaving a telomerase-extendable 3' tail, duplicates the effect of hPOT1 on activation of G-quadruplex primers. Thus, hPOT1 may function simply by trapping the unfolded forms of these telomeric primers in an equilibrium population. We propose an additional role for hPOT1 in telomere maintenance: disrupting G-quadruplex structures in telomeric DNA, thereby allowing proper elongation by telomerase.