RNA修飾酵素からDNA修飾酵素へ-RNA修飾酵素は遺伝子に作用するか?

• Project/Area Number: 19657040
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 堀 弘幸 Ehime University, 理工学研究科, 教授 (20256960)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2008: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2007: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
• Keywords: 核酸 / 酵素 / 生体分子 / ゲノム / 進化

Research Abstract

本萌芽研究では、RNA修飾酵素の一部が、DNAにも作用しうることを検証することを目的とした。
昨年度、tRNA(Q34)グアニントランスグリコシダーゼがtRNAの塩基配列を保持するDNA(tDNA)のグアニン塩基の交換反応を触媒することを見出した。本年度は、この研究成果をもとに、他のtRNAグアニントランスグリコシダーゼが同様の触媒活性を保持しているかについて検討を加えた。
その結果、古細菌の一部に、従来、知られていなかった塩基交換活性を保持するarcTgtが存在することを見出した。少なくとも、本酵素は、試験管内で、G15のみならず、G13の塩基交換も行い、アーケオシン15および13を生産する。この酵素活性が細胞内でも実際に発現しているかどうか、新たな課題が浮上した。
また、数多くのRNA修飾酵素について、DNAに対する触媒活性の有無を検討した。ほとんどすべての酵素は、DNA修飾活性を持たなかったが、逆にDNAメチル化酵素と同定されているものの中に、RNA修飾酵素活性をもつものが見つかった。この酵素活性は、tRNAにm2Gの修飾をもたらすことから、未同定の新規RNAメチル化酵素であると思われる。現在、遺伝子破壊株を作成し、その修飾するRNA分子種および修飾部位の同定に着手した。
これらの研究成果の大部分は、現在も検討中であり、論文としてまとめるに至っていないが、同時に解析した幾つかのRNA修飾酵素について、論文をまとめ、学会発表によって研究威果を公開することができた。

Research Products

• [Journal Article] Stabilization of tRNA (m^1G37)methyltransferase [TrmD] from Aquifex aeolicus by an intersubunit disulfide bond formation (2008)
  • Author(s): T. Toyooka, T. Awai, T. Kanai, T. Imanaka, H. Hori
  • Journal Title: Genes to Cells 13 Pages: 807-816
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Broad substrate RNA specificity of Trm1 [tRNA (m^2_2G26)methyltransferase] from Aquifex aeolicus (2008)
  • Author(s): T. Awai, H. Hori
  • Journal Title: IEEE : Micro-NanoMechatronics and Human Science 2008 CEP07768-CDR Pages: 1-10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The C-terminal region of thermophilic tRNA(m^7G46)methyltransferase(TrmB)stabilizes the dimer structure and enhances fidelity of methylation (2008)
  • Author(s): C.Tomikawa, A.Ochi, and H.Hori
  • Journal Title: Proteins:Structure, Function and Bioinformtics 71 Pages: 1400-1408
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Production of Hetero Subunits RNA Modification Enzyme by Wheat Germ Cell-Free Translation System (2008)
  • Author(s): K.Matsumoto, C.Tomikawa, T.Toyooka, A.Ochi, Y.Takano, N.Takayanagi, M.Abe, Y.Endo, and H.Hori
  • Journal Title: J.of Biotechnol 133 Pages: 453-460
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hetero subunit interaction and RNA recognition of yeast tRNA(m7G46)methyltransferase synthesized in a wheat germ cell-free translation system (2007)
  • Author(s): Y.Muneyoshi, K.Matsumoto, C.Tomikawa, T.Toyooka, A.Ochi, T.Masaoka, Y.Endo, and H.Hori
  • Journal Title: Nucleic Scids Res.Symp.Ser 51 Pages: 359-360
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydroxyl Radical Probing of tRNA(Gm18)methyltransferase [TrmH]-AdoMet-artificial tRNA ternary complex (2007)
  • Author(s): A.Ochi, and H.Hori
  • Journal Title: Nucleic Scids Res.Symp.Ser 51 Pages: 373-374
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differences in substrate selectivity of the new SPOUT superfamily of methyltransferases (2007)
  • Author(s): T.Toyooka, and H.Hori
  • Journal Title: Nucleic Scids Res.Symp.Ser 51 Pages: 445-446
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 真正細菌Aquifex aeolicus由来Trm1 [tRNA (m^2_2G26) methyltransferase]の構造と基質認識メカニズム (2008)
  • Author(s): 粟井貴子, lhsanawati, 木村聡, 冨川千恵, 越智杏奈, 横川隆志, 鈴木勉, 横山茂之, 別所義隆, 堀 弘幸
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会合同年会(BMB2008)
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-09
• [Presentation] 無細胞翻訳系を用いた酵母由来ヘテロサブユニットtRNA修飾酵素の合成と解析 (2008)
  • Author(s): 岡田和樹, 宗吉裕樹, 遠藤弥重太, 堀弘幸
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会合同年会(BMB2008)
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-09
• [Presentation] 酵母由来tRNA (m^7G46)メチル基転移酵素 [Trm8-Trm82] の解析及び、ウリ類炭疽病菌Trm8オーソログAPH1遺伝子の比較解析 (2008)
  • Author(s): 宗吉裕樹, 松本啓介, 高野義孝, 高柳直幸, 遠藤弥重太, 堀弘幸
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会合同年会(BMB2008)
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-09
• [Presentation] Broad substrate RNA specificity of Trm1 [tRNA (m^2_2 G26) methyltransferase] from Aquifex aeolicus (2008)
  • Author(s): T. Awai, H. Hori
  • Organizer: 2008 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
  • Place of Presentation: Nagoya
  • Year and Date: 2008-11-06
• [Presentation] Yeast tRNA (m^7G46) methyltransferase which contains two protein subunits (Trm8 and Trm82) synthesized in a wheat germ cell-free translation system (2008)
  • Author(s): Y. Muneyoshi, K. Matsumoto, C. Tomikawa, T. Toyooka, Anna Ochi, T. Masaoka, Y. Endo, H. Hori
  • Organizer: Protein Island Matsuyama International Symposium 2008
  • Place of Presentation: Matsuyama
  • Year and Date: 2008-09-27
• [Presentation] 超好熱性真正細菌Aquifex aeolicusの推定上のtrm1遺伝子産物の性質決定 (2008)
  • Author(s): 粟井貴子, 木村聡, lhsanawati, 冨川千恵, 越智杏奈, 別所義隆, 横山茂之, 横川隆志, 鈴木勉, 堀弘幸
  • Organizer: 高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト第7回連携研究会
  • Place of Presentation: 理研・播磨 (SPring-8)
  • Year and Date: 2008-09-13
• [Presentation] Thermus thermophilus tRNA (m^1A58)methyltransferase [Trml]の基質認識機構 (2008)
  • Author(s): 美濃地真之, 牛尾なつみ, 堀弘幸
  • Organizer: 高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト第7回連携研究会
  • Place of Presentation: 理研・播磨 (SPring-8)
  • Year and Date: 2008-09-13
• [Presentation] 真正細菌Aquifex aeolicus由来Trm1 [tRNA (m22G26) methyltransferase]はG26のみならずG27もメチル化する (2008)
  • Author(s): 粟井貴子, 木村 聡, lhsanawati, 冨川千恵, 越智杏奈, 別所義隆, 横山茂之, 横川隆志, 鈴木 勉, 堀 弘幸
  • Organizer: 第10回日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2008-07-25
• [Presentation] 超好熱菌Aquifex aeolicus 由来tRNA (m1G37)メチル化酵素[TrmD]のサブユニット間ジスルフィド結合形成の役割 (2008)
  • Author(s): 豊岡 峻, 粟井貴子, 金井 保, 今中忠行, 堀 弘幸
  • Organizer: 第10回日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2008-07-23
• [Presentation] 超好熱性真正細菌Aquifex aeolicus由来TrmI[tRNA(m22G26)methyltransferase]の基質RNA認識メカニズム (2007)
  • Author(s): 粟井 貴子、堀 弘幸
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-13
• [Presentation] tRNA・グアニン・トランスヴリコシラーゼによるDNAの塩基の交換 (2007)
  • Author(s): 車田 光謙、堀 弘幸
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-13
• [Presentation] 好熱菌由来tRNA(m7G46)methyltransferase(TrmB)のコアドメインならびにC末端領域の機能解析 (2007)
  • Author(s): 冨川 千恵、堀 弘幸
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-13
• [Presentation] Transfer RNA methylation in Thermus thermophilus (2007)
  • Author(s): H.Hori, C.Iwashita, A.Shinkai, C.Tomikawa, Y.Terui, C.Nakamoto, K.Watanabe, N.Shigi, T.Suzuki, Y.Endo, T.Oshima, and K.Watanabe
  • Organizer: tRNA workshop 2007
  • Place of Presentation: Uppsala,Sweden
  • Year and Date: 2007-11-02
• [Presentation] Chemical probing of tRNA-protein interface in TrmH-AdoMet-artificial tRNA ternary complex (2007)
  • Author(s): A.Ochi, and H.Hori
  • Organizer: tRNA workshop 2007
  • Place of Presentation: Uppsala,Sweden
  • Year and Date: 2007-11-02
• [Presentation] Functions of the C-terminal region of thermophilic tRNA(m^7G46)methyltransferase(TrmB) (2007)
  • Author(s): C.Tomikawa, and H.Hori
  • Organizer: tRNA workshop 2007
  • Place of Presentation: Uppsala,Sweden
  • Year and Date: 2007-11-02
• [Presentation] Substrate Recognition of TrmI[tRNA(m^2_2G26)methyltransferase]from Aquifex aeolicus (2007)
  • Author(s): T.Awai, Ihsanawati, T.Toyooka, Y.Bessho, S.Yokoyama, and H.Hori
  • Organizer: tRNA workshop 2007
  • Place of Presentation: Uppsala,Sweden
  • Year and Date: 2007-11-02
• [Presentation] 生命ドメインの変遷に伴うtRNA(m7G46)メチル化酵素の分子進化 (2007)
  • Author(s): 冨川 千恵、松本 啓介、豊岡 峻、越智 杏奈、高柳 直行、高野 義孝、遠藤 弥重太、堀 弘幸
  • Organizer: 第9回日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2007-07-30
• [Presentation] SPOUTスーバーファミリーメチル化酵素の構造と機能の相関 (2007)
  • Author(s): 豊岡 峻、堀 弘幸
  • Organizer: 第9回日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2007-07-29
• [Remarks]
  • URL: http://www.ehime-u.ac.jp/~achem/bchem/
• [Remarks]
  • URL: http://www.ehime-u.ac.jp/~achem/bchem/