Molecular basis for biosynthetic and degradation systems for tRNA sulfur-modified bases
| Project/Area Number |
21H02436
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
鴫 直樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (20392623)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀谷 正樹 佐賀大学, 農学部, 准教授 (80532134)
竹内 恒 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (20581284)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥14,170,000 (Direct Cost: ¥10,900,000、Indirect Cost: ¥3,270,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
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| Keywords | tRNA / 硫黄 / 硫黄転移酵素 / 無酸素実験 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、生存に不可欠な生体分子の硫黄修飾、特にRNAの硫黄修飾塩基について、その生合成と分解の分子基盤を生化学・酵素学の立場から解明する。硫黄運搬タンパク質とRNA硫黄転移酵素が適切な順序で動的に働くことで初めて実現される「硫黄転移反応」について、反応速度解析と構造分光学解析 (電子常磁性共鳴EPR法/核磁気共鳴NMR法など) からそのメカニズムを解明する。また、分解やリサイクル機構の解析などから、生体内で硫黄化合物の恒常性がどう保たれるか解析する。以上により硫黄修飾の代謝を支える共通基盤原理の理解と生物学的意義を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
生存に不可欠な生体分子の硫黄修飾、RNAの硫黄修飾塩基などについて、その生合成と分解の分子基盤を解明する。硫黄運搬タンパク質とRNA硫黄転移酵素が適切な順序で動的に働くことで初めて実現される「硫黄転移反応」について、反応速度解析と構造分光学解析からそのメカニズムを解明する。以上により硫黄修飾の代謝を支える共通基盤原理とその生物学的意義を理解することを目的として研究を進めた。
細菌由来硫黄運搬タンパク質について、相補系を利用した細胞内での機能解析系を構築した。立体構造から予想される硫黄運搬タンパク質の構造上の特徴が、実際に細胞内でも硫黄転移過程に寄与しているという新規の可能性が示唆された。円滑な硫黄転移を実現する立体構造的な仕組みと考えられ、今後は一般化することができるかを検証する。
またRNA硫黄転移酵素についてもMnmAという酵素を例にとり酸素感受性の違いをうみだす反応機構の差異について解明を試みた。好熱菌MnmAの場合、酸素感受性の鉄硫黄クラスターが結合し、硫黄化反応に寄与する。大腸菌の場合、鉄硫黄クラスターの結合に必要なアミノ酸残基であるシステイン (Cys) の1つがアスパラギン酸 (Asp) になっており、鉄硫黄クラスターなしで硫黄化反応を行うとされている。しかしながらCysとAspの相互置換からは、酸素耐性の変換を示せなかった。さらに活性中心近傍の運動性の高い領域を置換した変異体を調製したが、顕著な活性がある変異体の取得には至っていない。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
経年劣化した無酸素チャンバーを更新し再度嫌気実験環境をセットアップしたが、いくつかの仕様変更による影響が予想以上に大きく、最適な運用条件を見出すのに時間がかかった。またコロナ感染症の世界的な蔓延により出勤が制限されたことや消耗品等のサプライチェーンが甚大な影響をうけ必要物品の調達が大幅に遅延したため、研究の進捗が遅れた。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には前年度の研究実施計画を発展させた内容で研究を遂行する。酸素感受性の差異の生物学的意義についての考察を進め、バイオインフォマティクス手法を活用した詳細な配列解析等により分子進化について考察する。また、硫黄修飾塩基の分解やリサイクル機構の解析にも着手し、生体内で硫黄化合物の恒常性がどう保たれるかについても解析したい。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)
