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リボザイムからRNA‐蛋白質複合体への進化プロセスのモデル化

Research Project

Project/Area Number 15770110
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Molecular biology
Research InstitutionKyushu University (2004)
Kyoto University (2003)

Principal Investigator

井川 善也  九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (70281087)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
KeywordsRNA / 蛋白質 / 機能移譲 / リボザイム / 分子進化 / RNP / 複合体
Research Abstract

機能性生体高分子の分子進化の初期過程で生じたと考えられるRNAから蛋白質因子への機能移譲を4つの素過程にモデル化し、そのモデル分子を実際に構築することを目指した。
H15年度に前半の2過程のモデル化に成功したため、H16年度は後半の2過程のモデル化を試みた。その結果、第3過程となる「進化中間体2」のモデル分子の構築に成功した。構築されたモデル分子においては期待されたように、RNA成分でもある程度の機能を保ちつつ、蛋白質因子の付加によって、さらに2倍の活性の向上がみられた。このことは、進化の中間状態における、RNAと蛋白質因子が同程度の寄与で等価な機能を重複してになっていたとする仮説に合致する。
さらにこの「進化中間体2」のモデル化の成功に続き、進化の最終過程である、RNA-蛋白質複合体のモデル化にも成功した。「進化中間体2」から変異によってRNA因子の寄与を取り去った結果、そのRNAは単独ではほとんど活性を保持できないことが明らかとなった。この単独では活性を持たないRNAに対して、蛋白質因子を加えた場合、両者がRNA-蛋白質複合体を形成し、活性を回復することが明らかとなった。またこのRNA-蛋白質複合体の活性は、もとのRNA酵素の活性とほぼ同等であることも示された。以上の2年間の研究において、RNAから蛋白質因子への機能移譲を4つの素過程のすべてのモデル化に成功した。
さらに、こうした機能委譲が、実際の生体内で起こり得るのかを検討するため、これらの分子種を大腸菌内で発現させ、その機能発現が大腸菌の増殖速度でモニターできる系を構築した。現在その系を用いて、連続的な機能の移譲の実験的検証を試みている。

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2004 Other

All Journal Article (5 results) Publications (6 results)

  • [Journal Article] Artificial modules for enhancing rate constants of a group I intron ribozyme without a P4-P6 core element2004

    • Author(s)
      Ohuchi, SJ., Ikawa, Y., Shiraishi.H., Inoue.T.
    • Journal Title

      Journal of the Biological Chemistry 279

      Pages: 540-546

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] De novo synthesis and development of an RNA enzyme2004

    • Author(s)
      Ikawa, Y., Tsuda, K., Matsumura, S., Inoue, T.
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Science USA 88

      Pages: 13750-13755

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] A ligase ribozyme obtained from a structural pool2004

    • Author(s)
      Yoshioka, Y., Ikawa, Y., Iaeger, L., Inoue, T.
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research Symposium Series 48

      Pages: 209-210

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Generation of a catalytic module on a self-folding RNA2004

    • Author(s)
      Yoshioka, Y., Ikawa, Y., Jaeger, L., Shiraishi, H., Inoue, T.
    • Journal Title

      RNA 10

      Pages: 1900-1906

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] リボザイムの分子設計法-RNA構造情報の分子デザインへの還元-2004

    • Author(s)
      井川善也, 井上丹
    • Journal Title

      実験医学(増刊) 22・7

      Pages: 13-17

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] Atsumi, S., Ikawa, Y., Shiraishi, H., Inoue, T.: "Selections for constituting new RNA-protein interactions in catalytic RNP"Nucleic Acids Research. 31. 661-669 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Ikawa, Y., Inoue, T.: "Designed structural rearrangement of an active group I ribozyme"Journal of Biochemistry (Tokyo). 133. 189-195 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Ikawa, Y, Tsuda, K., Matsumura, S., Atsumi, S., Inoue, T.: "Putative intermediary stages for the molecular evolution from a ribozyme to a catalytic RNP"Nucleic Acids Research. 31. 1488-1496 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Ikawa, Y., Sasaki, K., Tominaga, H., Inoue, T.: "P5 activator of a group IC ribozyme can replace P7.1/7.2 activator of a group IA ribozyme."Journal of Biochemistry (Tokyo). 133. 665-670 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Matsumura, S., Ikawa, Y., Inoue, T.: "Biochemical characterization of the kink-turn RNA motif."Nucleic Acids Research. 31. 5544-5551 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Ohuchi, S.J., Ikawa, Y., Shiraishi, H., Inoue, T.: "Artificial modules for enhancing rate constants of a group I intron ribozyme without a P4-P6 core element."Journal of Biological Chemistry. 279. 540-546 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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