2000 Fiscal Year Annual Research Report

X線結晶構造解析を用いたtRNAのアミノアシルtRNA合成酵素活性化機構の解明

Research Project

Project/Area Number	11780462
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	濡木理東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (10272460)
Keywords	蛋白質合成 / トランスファーRNA / アミノアシルtRNA合成酵素 / X線結晶構造解析 / 校正反応 / 分子進化
Research Abstract	高度好熱菌Thermus thermophilus由来のバリルtRNA合成酵素(ValRS)・tRNA^<Val>・バリルAMPアナログ3重複合体(分子量25万)の結晶構造を2.8Åで決定した(Cell2000;103:793-803)。木構造では、tRNAのアミノ酸受容末端がValRSのアミノ酸校正ドメインに特異的に認識されており、誤って活性化した非特異的なアミノ酸を校正する状態を示す最初の構造であり、tRNAの認識と連携した酵素のアミノ酸校正機構に関して全世界に先駆けて新しい知見を得た。また、高度好熱菌由来グルタミルtRNA合成酵素(GluRS)とtRNA^<Glu>の複合体の結晶構造を2.4Åで決定した(Nature Structural Biol.;3,in press).。GluRSには、生物種によって、tRNA^<Glu>(アンチコドンYUC^<36>)のみを認識する識別性GluRSと、tRNA^<Glu>とtRNA^<Gln>(アンチコドンYUG^<36>)の両方を認識するbifunctionalな非識別性GluRSがあるが、高度好熱菌由来GluRSは識別性GluRSである。本構造では、tRNA^<Glu>のアンチコドン3字目のC36がArg358により水素結合で認識されていたが、このArg残基をGln残基に置換することで、変異体GluRSは非識別性GluRSに変換されることがわかり、わずか1残基のアミノ酸置換でtRNA認識が変換された分子進化の過程を実証することに成功した。また超好熱古細菌Pyrococcus horikoshiiのリジルtRNA合成酵素(古細菌以外ではクラスIIに属するが、古細菌由来の本酵素はクラスIのATP結合モチーフを持ち、進化的に興味深い)の結晶構造をMAD法により解析し、モデルの構築を行っている。

Research Products
(5 results)

All Other

All Publications (5 results)

[Publications] Kukimoto,M.,O.Nureki et al.: "Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of the extracellular domain of the cell surface antigen CD38 complexed with ganglioside"J.Biochemistry. 127. 181-184 (2000)
[Publications] Fukai,S.,O.Nureki et al.: "Structural basis for double-sieve discrimination of the cognate L-valine from L-isoleucine and L-threonine by the complex of tRNA^<Val> and valyl-tRNA synthetase"Cell. 103. 793-803 (2000)
[Publications] Shimada,A.,O.Nureki,N.Dohmae,K.Takio,and S.Yokoyama: "Gene cloning, expression, crystallization, and preliminary X-ray analysis of Thermus thermohilus arginyl-tRNA synthetase"Acta Crystallographica D. 57. 272-275 (2001)
[Publications] Sekine,S.,O.Nureki,A.Shimada,D.G.Vassylyev and S.Yokoyama: "Structural basis for anticodon recognition by discriminating glutamyl-tRNA synthetase"Nature Structural Biol.. (in press).
[Publications] Sekine,S.,A.Shimada,O.Nureki, et al.: "Crucial role of the HIGH-loop lysine for the catalytic activity of arginyl-tRNA synthetase"J.Biol.Chem.. (in press).

2000 Fiscal Year Annual Research Report

X線結晶構造解析を用いたtRNAのアミノアシルtRNA合成酵素活性化機構の解明

Principal Investigator

濡木 理 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (10272460)

Research Products

[Publications] Kukimoto,M.,O.Nureki et al.: "Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of the extracellular domain of the cell surface antigen CD38 complexed with ganglioside"J.Biochemistry. 127. 181-184 (2000)

[Publications] Fukai,S.,O.Nureki et al.: "Structural basis for double-sieve discrimination of the cognate L-valine from L-isoleucine and L-threonine by the complex of tRNA^<Val> and valyl-tRNA synthetase"Cell. 103. 793-803 (2000)

[Publications] Shimada,A.,O.Nureki,N.Dohmae,K.Takio,and S.Yokoyama: "Gene cloning, expression, crystallization, and preliminary X-ray analysis of Thermus thermohilus arginyl-tRNA synthetase"Acta Crystallographica D. 57. 272-275 (2001)

[Publications] Sekine,S.,O.Nureki,A.Shimada,D.G.Vassylyev and S.Yokoyama: "Structural basis for anticodon recognition by discriminating glutamyl-tRNA synthetase"Nature Structural Biol.. (in press).

[Publications] Sekine,S.,A.Shimada,O.Nureki, et al.: "Crucial role of the HIGH-loop lysine for the catalytic activity of arginyl-tRNA synthetase"J.Biol.Chem.. (in press).

濡木理東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (10272460)