2019 Fiscal Year Annual Research Report
Engineering of translation molecules for synthetic biology approach on the genetic code
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18H02416
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
坂本 健作 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (50240685)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 遺伝暗号 / 非天然型アミノ酸 / tRNA / アミノアシルtRNA合成酵素 / 古細菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
共進化による新規tRNA・aaRSペアの創出に取り組んだ。最初に、アンチコドンを改変してUAGコドンの読取りを可能にした古細菌チロシンtRNAの一連の立体構造バリアントを作製した。これらのバリアントは昨年度見出したYtRNA構造を共通構造として持っていて、翻訳活性は同時に古細菌チロシルtRNA合成酵素（Mj-TyrRS）を発現させ、UAGコドンの翻訳によるレポーター遺伝子の発現を指標とすることで解析した。期待された通り、構造のバリエーションに対応した活性の違いが認められた。YtRNAの立体構造は古細菌チロシンtRNAとは異なっているので、活性が認められたバリアントはすべて新しいチロシンtRNA分子種（Tyr-YtRNA）である。これらの中で、他のアミノアシルtRNA合成酵素からは認識されないバリアントの抽出を試みた。得られたチロシンtRNAのアイデンティティー決定因子（アクセプターステム末端の塩基対）をグルタミンtRNAの決定因子と置換した。この結果、多くのバリアントは大腸菌グルタミニルtRNA合成酵素（Ec-GlnRS）から認識されるようになり、UAG翻訳活性は失わない。まれにEc-GlnRSから認識されずUAG翻訳活性を失うバリアントがあることを期待し、３０種以上のバリアントを解析して目的のバリアントYtRNA(Gln-)を見出すことができた。そこで、このtRNAを認識するGlnRS変異体を単離する作業を開始した。YtRNA(Gln-)は翻訳活性を持っているTyr-YtRNAのデリバティブであり、アミノアシル化後の翻訳ステップにおいては活性を有する。実際に、YtRNA(Gln-)を認識するGlnRS変異が得られ始めている。併せてグルタミン誘導体であるメチルグルタミンを認識するGlnRS変異体の単離を進めており、UAGをメチルグルタミンに翻訳する系の開発を試みている。
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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
Tyr-YtRNAを元にしてYtRNA(Gln-)を得ることができ、このtRNAを認識するGlnRS変異体が鰓得られ始めている。現在、活性がさらに向上した変異体の取得に努めているが、正規構造とは異なるtRNA特異的に認識することができるアミノアシルtRNA合成酵素を作製することが可能であること示された。
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| Strategy for Future Research Activity |
予定通りGlnRS変異体の取得と活性改善を進める。併せてグルタミン誘導体であるメチルグルタミンを認識するGlnRS変異体を単離して、これら２つの変異体中のアミノ酸変異を一つの変異体にまとめ、YtRNA(Gln-)と組み合わせることで、UAGをメチルグルタミンに翻訳する系の開発を行う。このことで、新規なtRNA・aaRSが創出できたか、研究のコンセプトが正しいかを検証する。
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