2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K07311
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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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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | tRNA / 硫黄 / 鉄硫黄クラスター / 酸素 / タンパク質合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
tRNAはタンパク質合成においてコドンとアミノ酸を結び付ける要であり、転写後に化学修飾を受け機能を発揮する。tRNAの硫黄修飾塩基はコドン認識や構造安定化などに必須である。本研究ではその生合成を担う硫黄修飾塩基の生合成機構の解明を目的としている。
好熱菌tRNAのs2T54硫黄修飾塩基の生合成では、硫黄化酵素TtuA-硫黄運搬タンパク質TtuBにより硫黄がtRNAに導入される。前年度までにTtuA-TtuB複合体の構造解析に成功しており (共同研究)、酸素感受性の新規硫黄化反応について論文発表している。この硫黄転移機構は生物間で保存された重要なしくみであり、ヒトでは間接的にミトコンドリアの活性を支えている。進化的に重要な硫黄化反応をあきらかにし、ヒト細胞のエネルギー生産機構を解明する手懸かりと与えるというプレスリリースを行った。
また、ゲノム配列データベースから種々のtRNA硫黄化酵素のアミノ酸配列を取得し、詳細に配列解析をおこない、保存残基等の特徴を整理した。そして病原微生物等を含む一部の生物種では、TtuA/Ncs6とは別種の硫黄修飾塩基の生合成酵素も、酸素感受性補酵素 (鉄硫黄クラスター) を活性に必要とすることが推測された。そこで試験管内で硫黄転移機構を生化学的に解析するため、硫黄化酵素および基質tRNAを大量調製する系を構築した。予想通り、硫黄化酵素は酸素感受性の鉄硫黄クラスターを結合することをEPR分光学 (共同研究) により示した。さらに硫黄修飾塩基の定量法を確立し、無酸素条件下で生化学的に硫黄化反応を再構成することに成功した。これらにより、別種の硫黄転移酵素においても、酸素感受性の鉄硫黄クラスターがtRNAへの硫黄転移反応に必要であることをあきらかにした。硫黄転移酵素の反応機構と進化に関して新たな知見を与える結果である。
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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
好熱菌TtuAの反応機構についてはプレスリリースを行い、研究成果を社会に広めることに貢献できた。また別種の酸素感受性ではないと考えらえていたRNA硫黄化反応についても、難易度の高い無酸素条件下での解析法を確立することに成功し、酸素感受性鉄硫黄クラスターに依存した反応機構を詳細に解析する基盤的知見を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には研究実施計画に沿って研究を遂行する。まず別種の硫黄修飾酵素の解析を進め論文発表したい。また真核生物の硫黄化反応系についての研究実施も予定している。タンパク質の不安定性等により実施が困難な場合には、進化的に類似していると考えられる古細菌のタンパク質を用いて解析することも考えている。さらに脱硫黄化反応も含め、硫黄修飾塩基含量の細胞内での制御機構についても研究を進めたい。
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| Causes of Carryover |
（理由）
予定より安価に試薬等を購入できたため。
（使用計画）
今後の研究の推進方策欄に記した研究内容に必要な研究費（実験試薬および消耗品）として使用する。
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