エンザイム型RNase P(PRORP)によるtRNA成熟化反応の構造基盤解明
Project/Area Number |
21K06032
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 43020:Structural biochemistry-related
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Research Institution | Kyushu University |
Principal Investigator |
寺本 岳大 九州大学, 農学研究院, 助教 (80868993)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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Keywords | タンパク質構造解析 / クライオ電顕単粒子解析 / X線結晶構造解析 / リボヌクレアーゼ / tRNA成熟化 / 分子進化 / RNA結合タンパク質 / 立体構造解析 / RNA関連タンパク質 |
Outline of Research at the Start |
生命は進化によって、様々な機能を持つ酵素を生み出してきた。その中でも、リボヌクレアーゼP(RNase P)は、生命に必須のtRNA成熟化に関わる酵素である。このRNase Pは、RNA分子が触媒活性を持つリボザイム型とタンパク質が触媒活性を持つエンザイム型(PRORP)の大きく異なる二種類が存在し、全く同じ酵素反応を担っている。従って、このRNase Pの二種類の反応機構を比較することは、酵素の多様性とダイナミックな分子進化の研究に非常に適している。そこで、本研究では、その比較に必須なPRORP-基質複合体の立体構造を決定し、PRORPの反応機構の構造基盤を原子レベルで解明する。
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Outline of Annual Research Achievements |
酵素の多様性とダイナミックな分子進化に関する知見を得るために、本研究計画は、エンザイム型RNase Pに注目し研究を進めいている。エンザイム型RNase Pは、「PRORP」と「HARP」の2種類が存在することが近年明らかになっている。そこで本研究計画では、エンザイム型RNase P-基質複合体の立体構造を決定し、エンザイム型RNasePの反応機構の構造基盤を原子レベルで解明することを目指している。 前年度に細菌・古細菌のもつエンザイム型RNase P、「HARP」の酵素単独構造をクライオ電子顕微鏡単粒子解析によって決定しており、本年度は、その反応機構の詳細を解明するために、基質tRNA前駆体との複合体構造の決定に成功した。この酵素は12量体を形成することによって、巨大RNAからなるリボザイム型と同じようにtRNA特有のエルボー領域を認識して、tRNA前駆体の特異的切断を達成していた。これは収斂進化の結果であり、RNAの役割がタンパク質へ移行する過程で、最小のタンパク質でも機能を持つための生命の戦略と考えることができる。 更に、単細胞藻類のもつPRORPの酵素単独の構造もX線結晶構造解析により決定し、PRORPの多様性に関する知見も得ることに成功した。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究計画の目標であるエンザイム型RNase P(HARP)-基質複合体の立体構造を決定に成功した。さらに新規のPRORPの酵素単独の構造も決定することができた。
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Strategy for Future Research Activity |
さらに様々なエンザイム型RNase Pの構造解析を試みることにより、この酵素の多様性、分子進化に関する知見を得る。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)