Primitive functions of ubiquitin in bacteria
| Project/Area Number |
21K19243
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
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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, 副ラボ長 (20392623)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | tRNA / ubiquitin / 翻訳後修飾 / 転写後修飾 / ユビキチン / 好熱菌 / 硫黄修飾塩基 |
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| Outline of Research at the Start |
バクテリアがもつ原始ユビキチンタンパク質によるtRNAの硫黄塩基の生合成制御を解析し、ユビキチン翻訳後修飾のもっとも古い意義を解明する。RNA硫黄塩基の生合成系では、真核生物のユビキチンに類似したタンパク質が硫黄を運搬している。このタンパク質は硫黄運搬機能に加え、硫黄塩基の生合成系自身の酵素を翻訳後修飾しており、これにより生合成の制御をしていると考えている。このバクテリアのユビキチン系の始原的な機能を解明し、真核生物のもつユビキチンによる洗練された制御系への進化についても考察する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
好熱菌が有する原始ユビキチンタンパク質TtuBによる、tRNA硫黄塩基の生合成制御に焦点をあて、ユビキチン翻訳後修飾のもっとも古い意義を解明する。硫黄塩基の生合成系は多数の酵素群 (TtuABCD) から構成され、真核生物のユビキチンに類似したタンパク質TtuBが硫黄を運搬している。TtuBは硫黄運搬の機能に加えて、この生合成系自体を翻訳後修飾するという機能をもつことを明らかにしている。この自己修飾が翻訳後修飾のはじまりと考えられるのでこの原始的な系の機能解明を行い、さらに真核生物のより複雑なユビキチン修飾系への進化について考察する。
これまでにTtuBが翻訳後修飾 (共有結合) する、TtuA上のアミノ酸残基を複数箇所同定している。それらの酵素活性に与える影響を調べるために、これらの変異体の組換えタンパク質を大腸菌で発現精製する系を確立した。これらの変異導入箇所は酵素活性中心の近傍であるため、翻訳後修飾の有無にかかわらず、酵素活性に影響を与えることが分かった。そのため現時点では、翻訳後修飾の機能と酵素活性の機能を切り分け評価することは難しい。
またこれまで主に研究対象としてきた好熱菌 (真正細菌) 由来のTtuBは、少数の真正細菌グループにみられるユビキチン類似分子であり、真核生物のユビキチン系の祖先型と考えられる。さらに進化的な起源と機能に迫るため、より始原的な性質を保持していると考えられる、複数の古細菌のユビキチン類似分子 (TtuBホモログ) の機能解析にも着手した。これらは好熱菌TtuBに類似した硫黄転移と翻訳後修飾機能の両方を持つこと、また複数の分子による未成熟の冗長な機能分化状態であることを示唆する結果を得た（神戸大・東大等との共同研究・論文改訂中）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ感染症の世界的な蔓延により消耗品等のサプライチェーンが甚大な影響をうけており、パンデミック終息後も、サプライチェーン等の社会構造変革によって、研究に必要な機器や物品の調達が大幅に遅延した。また、予定していた技術補佐員の雇用を行うことができなかった。そのため研究の進捗が遅れた。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には研究実施計画に記載の内容に沿って研究を遂行する。本年度も引き続き、好熱菌TtuBの翻訳後修飾について解析を進める。細胞内での解析と試験管内反応再構成系による解析から翻訳後修飾による標的の機能制御機構を解明する。また古細菌の系についても並行して解析を進める。研究成果をとりまとめ、原著論文を執筆し公表する。
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Report
(3 results)
Research Products
(9 results)
