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Moleclar mechanism of bacterial toxins targeting aminoacyl-tRNAs

Research Project

Project/Area Number 19K16069
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Yashiro Yuka  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特任研究員 (40836483)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywordsトキシン・アンチトキシン / tRNA / X線結晶構造解析 / RNA / 構造
Outline of Research at the Start

バクテリアのトキシン・アンチトキシンは、栄養飢餓や抗生物質の暴露などのストレス環境下において細胞の増殖を抑制することにより、細胞の生残を促進する。近年新たに報告された、GNATファミリーに属するアセチル基転移酵素のトキシンは、アミノアシルtRNAを標的として作用して、細胞の生育を抑制することにより、細菌の休止状態や薬剤耐性獲得に寄与していることが知られている。本研究課題では、X線結晶構造解析、生化学的解析、遺伝学的解析を駆使することにより、GNATファミリーのトキシンが作用する際の詳細な分子機構を解明することを目的とする。

Outline of Final Research Achievements

In this research, we aimed to elucidate molecular basis for the aminoacyl-tRNA acetylation by bacterial toxins belonging to the Gcn5-acetyltransferase (GNAT) family. We revealed that a GNAT toxin TacT in Salmonella Typhimurium selectively acetylates glycyl-tRNAGly. We determined the crystal structure of TacT in complex with acetyl-glycyl-tRNAGly, and revealed the precise molecular mechanism for Gly-tRNAGly specific acetylation by TacT. We also found that AtaT, a GNAT toxin in enterohemorrhagic E.coli has a broader specificity for aminoacyl-tRNAs than initially reported. Through biochemical assay and structural analysis of AtaT complexed with aminoacyl-tRNA, we showed the mechanism of aminoacyl-tRNA acetylation by AtaT.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでGNATトキシンによる基質認識の分子基盤は未解明であり、本研究は新規の学術的知見をもたらすものである。また、バクテリアのトキシン・アンチトキシンは、栄養飢餓や抗生物質暴露などのストレス環境下でのバクテリアの生残に寄与にすると考えられており、特に、抗生物質にさらされた細菌の一部が休眠状態となり、遺伝子の変化を伴わずに薬剤耐性を示す現象(パーシスタンス)への関与が示唆されている。実際に、本研究で対象としたトキシンTacTは、マクロファージ細胞中のサルモネラ菌のパーシスタンスを促進することが報告されており、本研究成果は、病原性細菌に対する新規薬剤開発において分子基盤を提供すると期待される。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Molecular basis of glycyl-tRNAGly acetylation by TacT from Salmonella Typhimurium2021

    • Author(s)
      Yashiro Y, Zhang C, Sakaguchi Y, Suzuki T, Tomita K.
    • Journal Title

      Cell Rep.

      Volume: 37(12) Issue: 12 Pages: 110130-110130

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.110130

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Mechanism of aminoacyl-tRNA acetylation by an aminoacyl-tRNA acetyltransferase AtaT from enterohemorrhagic E. coli.2020

    • Author(s)
      Yashiro Y, Sakaguchi Y, Suzuki T, Tomita K.
    • Journal Title

      Nat Commun.

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 5438-5438

    • DOI

      10.1038/s41467-020-19281-z

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Substrate specificities of Escherichia coli ItaT that acetylates aminoacyl-tRNAs.2020

    • Author(s)
      Zhang C, Yashiro Y, Sakaguchi Y, Suzuki T, Tomita K.
    • Journal Title

      Nucleic Acids Res.

      Volume: 48 Pages: 7532-7544

    • DOI

      10.1093/nar/gkaa487

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Molecular basis of glycyl-tRNAGly acetylation by TacT from Salmonella Typhimurium2021

    • Author(s)
      Yuka Yashiro, Yuriko Sakaguchi, Tsutomu Suzuki, Kozo Tomita
    • Organizer
      第22回日本RNA学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Crystal structure of the enterohemorrhagic Escherichia coli AtaT-AtaR toxin-antitoxin complex2019

    • Author(s)
      Yuka Yashiro, Kozo Tomita
    • Organizer
      第21回日本RNA学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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