2016 Fiscal Year Annual Research Report
RNA修飾酵素によるRNA分子種特異的・部位特異的作用の基本原理の理解
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16H04763
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
堀 弘幸 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (20256960)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹本 千重 国立研究開発法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, 副チームリーダー (40306527)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | タンパク質 / 酵素 / 核酸 / RNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、「RNA修飾酵素がどのようにして、RNA分子種・部位特異的に作用するのかを解明する」ことを究極の目標としています。平成２８年度は、３年計画の初年度に当たります。以下のような事例について、投稿論文としてまとめ、報告しました。（１）葉酸依存性tRNAメチル化酵素のtRNA修飾ネットワークにおける役割（２）ポリアミンがRNAの維持および修飾に及ぼす作用（３）THUMPドメインを持つtRNAメチル化酵素のCCA末端を基準としたメチル化サイトの決定機構。また、タンパク質ノット構造を持つtRNAメチル化酵素とその修飾ヌクレオシドに関する最新の知見をまとめた総説を記載しました。学会発表は国内外合わせて10件です。これらの学会では、（１）～（３）に加えて、マルチサイト特異性tRNAグアニントランスグリコシラーゼの基質RNA認識、tRNA m1A58メチル化酵素のtRNA認識機構、タンパク質ノット型RNAメチル化酵素の非基質RNA排除機構、新規m5Cメチル化酵素の基質RNAの探索について報告しました。
本計画の採択に合わせて、理化学研究所・横浜研究所との共同研究として、ヒトmRNAおよび長鎖non-coding RNAに作用するRNAメチル化酵素複合体および16S リボソーマルRNAのアンチシャインダルガーノ配列領域に存在するシュードウリジンの生合成機構の解明にも着手しましたが、いずれもタンパク質発現系や遺伝子破壊株を準備するなど予備実験の段階であり、学会発表には至っておりません。
当初予想されなかった結果として、一部の古細菌が新規な4-チオウリジン合成経路を持つと思われるデータを得ました。少し掘り下げて研究を行う必要があると感じています。
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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
本研究計画を立案した時点で、ある程度、成果が得られていた課題について、その細部を詰めることができました。これらを、順次、投稿論文としてまとめることができ、ほぼ予定通り、研究成果を公開できています。また、タンパク質ノット型tRNAメチル化酵素の非基質RNAの排除機構およびエクストラ・ドメインによる基質RNAの選択機構に関して、かなり予想外の知見が集積しつつあり、これらの一部は国内外の学会で発表することができました。また、岐阜大学、群馬大学との共同研究で、マルチサイト特異性tRNAグアニントランスグリコシダーゼの基質RNA認識機構について国際学会で発表することができました。さらに、幾つかの真核生物マルチサブユニットRNAメチル化酵素については、その性質の概要をほぼ明らかにすることができ、平成29年度にはその一部について報告できるのではないかと期待しております。加えて、理化学研究所との共同研究がスタートし、ヒトmRNAおよび長鎖non-coding RNAに作用するRNAメチル化酵素複合体の各サブユニット発現系を構築しつつあり、イオウ修飾系に関して新規な生合成経路が存在するのでは？と思わせる知見が得られています。
これらを総合し、研究計画は、「おおむね順調に進展している」と判断しました。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２９年度計画は、基本的に平成２８年度計画を継続する方向で考えております。タンパク質ノット型tRNAメチル化酵素の非基質RNAの排除機構について、投稿論文としてまとめることを考えています。また、タンパク質ノット型tRNAメチル化酵素のエクストラ・ドメインによる基質RNAの選択機構については、X線結晶構造解析の結果と合わせて公開するのか、それとも生化学解析のみで一部を公開するのか、秋ごろまでの進捗状況に応じて判断しようと思います。一方、真核生物マルチサブユニットRNAメチル化酵素のうち、Trm11-Trm112については、その概要がほぼ明らかとなっているので、きちんと細部を詰め、データを公開したいと考えています。さらに、tRNA 7-メチルグアノシン・メチル化酵素について、幾つかデータを加え、きちんと論文にまとめたいです。これらと並行し、ヒトmRNAおよび長鎖non-coding RNAに作用するRNAメチル化酵素複合体、16S リボソーマルRNAのアンチシャインダルガーノ配列領域に存在するシュードウリジンの生合成機構、新規4-チオウリジン生合成機構についても、研究を進めていく計画です。
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[Journal Article] Long and branched polyamines are required for maintenance of the ribosome, tRNAHis, and tRNATyr in Thermus thermophilus cells at high temperatures2017
Author(s)
M. Nakashima, R. Yamagami, C. Tomikawa, Y. Ochi, T. Moriya, H. Asahara, D. Fourmy, S. Yoshizawa, T. Oshima and H. Hori
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Journal Title
Genes to Cells
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] The folate/FAD-dependent tRNA methyltransferase (TrmFO) from Thermus thermophilus regulates the other modifications in tRNA at low temperatures2016
Author(s)
R. Yamagami, C. Tomikawa, N. Shigi, A. Kazayama, S. Asai, H. Takuma, A. Hirata, D. Fourmy, H. Asahara, K. Watanabe, S. Yoshizawa and H. Hori
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Journal Title
Genes to Cells
Volume: 21
Pages: 740-754
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] The long and branched polyamines of Thermus thermophilus, an extremely thermophilic eubacterium, are required for maintenance of ribosome at high temperatures.2016
Author(s)
Misa Nakashima, Ryota Yamagami, Yuki Ochi, Chie Tomikawa, Toshiyuki Moriya, Dominique Fourmy, Satoko Yoshizawa, Tairo Oshima, and Hiroyuki Hori
Organizer
Extremophiles 2016
Place of Presentation
Ｋｙｏｔｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｋｙｏｔｏ
Year and Date
2016-09-12 – 2016-09-16
Int'l Joint Research
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