生命進化に伴うRNA修飾酵素の機能変化の構造基盤

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19350087
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 堀 弘幸 Ehime University, 理工学研究科, 教授 (20256960)
• Keywords: 核酸 / 酵素 / 生体分子 / ゲノム / 進化

Research Abstract

本申請は、RNA修飾酵素が、生命の三つのドメイン(真正細菌、古細菌、真核生物)の成立に伴って、いかに機能進化したかをタンパク質および基質RNAの構造に基づいて議論しようとするものであった。最終年度の本年度には、幾つかのRNAメチル化酵素について、極めて重要な発見を論文として公開することができた。
(1) 葉酸依存性RNAメチル化酵素の試験管内酵素活性測定法を開発し、X線結晶構造解析にも成功し、世界に先がけて、本酵素の触媒機構を提案した。本酵素は、我々、真核生物は持たず、一部の感染性微生物が保持していることから、本研究は、感染性微生物防除の観点からも評価され、A-IMBN Research誌(アジア・太平洋地域の優れた自然科学研究を紹介するNature publishing groupのインターネットジャーナル)で、ハイライトに取り上げられた。
(2) 超好熱菌の保持するTrm1遺伝子産物が、従来、知られていなかったマルチサイト選択性メチル化酵素であることを報告した。また、本酵素のX線結晶構造解析にも成功した。
(3) 真正細菌に広く保存されているTrmB(tRNA (m^7G46)メチル化酵素)がRNA修飾ネットワークの鍵因子として機能していることを報告し、TrmBおよびm^7G46修飾が極限環境生物においてより重要であることを指摘した。
(4) プロテインノット型RNAメチル化酵素の前駆体RNA認識が多段階反応から構成されていることを報告した。

Research Products

• [Journal Article] Flexible recognition of the tRNA G18 methylation target site by Trm H methyltransferase through first binding and induced fit processes (2010)
  • Author(s): A.Ochi, K.Makabe, K.Kuwajima, H.Hori
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 285 Pages: 9018-9029
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] N^7-Methylguanine at position 46(m^7G46)in tRNA from Thermus thermophilus is required for cell viability through a tRNA modification network (2010)
  • Author(s): C.Tomikawa, T.Yokogawa, T.Kanai, H.Hori
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. 38 Pages: 942-957
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2010)
  • Author(s): H.Hori
  • Journal Title: Methods in Mol. Biol. vol. 607(Hamana Press) Pages: 173-185
• [Journal Article] Aquifex aeolicus tRNA(N^2, N^2-guanine)-dimethyltransferase(Trm1)catalyzes transfer of methyl groups not only to guanine 26 but also to guanine 27 in tRNA (2009)
  • Author(s): T.Awai, S.Kimura, C.Tomikawa, A.Ochi, Ihsanawati, Y.Bessho, S.Yokoyama, S.Ohno, K.Nishikawa, T.Yokogawa, T.Suzuki, H.Hori
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 284 Pages: 20467-20478
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Atomic structure of a folate/FAD-dependent tRNA T54 methyltransferase (2009)
  • Author(s): H.Nishimasu, R.Ishitani, K.Yamashita, C.Iwashita, A.Hirata, H.Hori, O.Nureki
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad. Sci.USA 106 Pages: 8180-8185
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aquifex aeolicus tRNA(N^2, N^2-guanine)-dimethyltransferase(Trm1)catalyzes transfer of methyl groups not only to guanine 26 but also to guanine 27 in tRNA (2009)
  • Author(s): T.Kitajima, A.Hirata, C.Iwashita, S.Yokobori, H.Hori
  • Journal Title: IEEE : Micro NanoMechatronics and Human Science 2009 CFP09768-CDR Pages: 2-13
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Production of yeast(m^2G10)methyltransferase(Trm11 and Trm112 complex)in a wheat germ cell-free translation system (2009)
  • Author(s): K.Okada, Y.Muneyoshi, Y.Endo., H.Hori
  • Journal Title: Nucleic Acids Res.Symp.Ser. 53 Pages: 303-304
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The lack of tRNA m^7G46 modification in Thermus thermophilus causes hypo-modification of other modifications in tRNA and depresses protein synthesis at high temperatures (2010)
  • Author(s): 冨川手恵, 横川隆志, 金井保, 堀弘幸
  • Organizer: 第8回科研費特定領域「バイオ操作」公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2010-03-11
• [Presentation] Transfer RNA Methyltransferases from a Hyperthermophilic Eubacterium, Aquifex aeolicus (2010)
  • Author(s): H. Hori, T. Awai, T. Toyooka, C. Tomikawa, H. Okamoto, H. Takeda, K. Watanabe, A. Ochi, A. Hirata, S. Kimura, Y. Ikeuchi, T. Yokogawa, T. Suzuki
  • Organizer: 23rd tRNA workshop Portugal 2010
  • Place of Presentation: Aveiro, Portugal
  • Year and Date: 2010-01-28
• [Presentation] Multi-site substrate recognition mechanism of Aquifex aeolicus Trm1 (2010)
  • Author(s): T. Awai, Ihsanawati, S Kimura, C. Tomikawa, A. Ochi, T. Yokogawa, T. Suzuki, Y. Bessho, S. Yokoyama, H. Hori
  • Organizer: 23rd tRNA workshop Portugal 2010
  • Place of Presentation: Aveiro, Portugal
  • Year and Date: 2010-01-28
• [Presentation] Atomic structure of a folate/FAD-dependent tRNA T54 methyltransferase (2010)
  • Author(s): H. Nishimasu, R. Ishitani, K. Yamashita, C. Iwashita, A. Hirata, H. Hori, O. Nureki
  • Organizer: 23rd tRNA workshop Portugal 2010
  • Place of Presentation: Aveiro, Portugal
  • Year and Date: 2010-01-28
• [Presentation] Flexible recognition of methylation target site, guannosine at position 18 in tRNA by tRNA(Gm18)methyltransferase (2010)
  • Author(s): 越智杏奈, 堀弘幸
  • Organizer: 23rd tRNA workshop Portugal 2010
  • Place of Presentation: Aveiro, Portugal
  • Year and Date: 2010-01-28
• [Presentation] Characterization of TrmJ [Transfer RNA(Cm32/Um32)Methyltransferase] Ortholog(TK1970)from a Hyperthermophilic Archaeon Thermococcus kodakarensis (2010)
  • Author(s): A.Hirata, A.Ochi, C.Tomikawa, T.Kitajima, T.Kanai, H.Hori
  • Organizer: 23rd tRNA workshop Portugal 2010
  • Place of Presentation: Aveiro, Portugal
  • Year and Date: 2010-01-28
• [Presentation] 超好熱性真正細菌 Aquifex aeolicus 由来Tm1[tRNA(m^2_2G26)methyltransferase] のtRNA認識機構と構造の相関 (2009)
  • Author(s): 粟井貴子, Ihsanawati, 木村聡, 冨川千恵, 越智杏奈, 横川隆志, 鈴木勉, 別所義隆, 横山茂之, 堀弘幸
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2009-12-12
• [Presentation] 葉酸依存性tRNA m^5U54 メチル化酵素TrmF0の基質認識メカニズム解明に向けて (2009)
  • Author(s): 山下光輝, 西増弘志, 石谷隆一郎, 岩下知香子, 平田章, 濡木理, 堀弘幸
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2009-12-12
• [Presentation] 無細胞翻訳系を用いた酵母由来tRNA(m^2G10)メチル基転移酵素(Trm11-Trm112)の合成と解析 (2009)
  • Author(s): 岡田和樹, 宗吉裕樹, 遠藤弥重太, 堀弘幸
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2009-12-12
• [Presentation] Thermus thermophilus におけるtRNAシュードウリジン55合成酵素TruBが生育およびtRNA修飾に与える影響 (2009)
  • Author(s): 石田一雄, 冨川千恵, 岩下知香子, 堀弘幸
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2009-12-12
• [Presentation] 小麦胚芽無細胞タンパク質合成系とプロテインスプライシング反応を用いたRNase CL2発現システムの構築 (2009)
  • Author(s): 山内貴博, 岡田和樹, 宗吉裕樹, 横川隆志, 山崎俊夫, 遠藤弥重太, 堀弘幸
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] Enzymatic and Crystallographic Characterization of Archaeal tRNA splicing endonuclease (2009)
  • Author(s): 北嶋翼, 平田章, 岩下知加子, 横堀伸一, 堀弘幸
  • Organizer: International MicroNano mechatronics and Human Science 2009
  • Place of Presentation: Nagoya
  • Year and Date: 2009-11-11
• [Presentation] FAD/葉酸依存性tRNAm^5U54 メチル化酵素 TrmF0の基質認識メカニズムの解明に向けて (2009)
  • Author(s): 山下光輝, 西増弘志, 石谷隆一郎, 岩下知香子, 平田章, 濡木理, 堀弘幸
  • Organizer: 2009年 日本化学会西日本大会
  • Place of Presentation: 松山
  • Year and Date: 2009-11-07
• [Presentation] 無細胞翻訳系を用いた酵母由来 tRNA(m^2G10)methyltransferase(Trm11-Trm112)の合成と解析 (2009)
  • Author(s): 岡田和樹, 宗吉裕樹, 遠藤弥重太, 堀弘幸
  • Organizer: 2009年 日本化学会西日本大会
  • Place of Presentation: 松山
  • Year and Date: 2009-11-07
• [Presentation] Production of yeast tRNA(m2G10)methyltransferase(Trm11 and Trm112)in a wheat germ cell-free translation system (2009)
  • Author(s): 岡田和樹, 宗吉裕樹, 遠藤弥重太, 堀弘幸
  • Organizer: 6th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2009
  • Place of Presentation: Takayama
  • Year and Date: 2009-09-27
• [Presentation] Synthesis yeast tRNA(m2G10)methyltransferase(Trm11 and Trm 112)in a wheat germ cell-free translation system (2009)
  • Author(s): 岡田和樹, 宗吉裕樹, 遠藤弥重太, 堀弘幸
  • Organizer: International Protein Island Matsuyama Symposium
  • Place of Presentation: Matsuyama
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] Construction of an expression system of RNase CL2 by a wheat germ cell-free translation system coupled with protein splicing reaction (2009)
  • Author(s): 山内貴博, 岡田和樹, 宗吉裕樹, 横川隆志, 山崎俊夫, 遠藤弥重太, 堀弘幸
  • Organizer: International Protein Island Matsuyama Symposium
  • Place of Presentation: Matsuyama
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] Thermus thermophilus 由来 dihidrouridine 合成酵素(Dus)の機能解析 (2009)
  • Author(s): 吉田剛士, 岩崎絵梨, 粟井貴子, 冨川千恵, 平田章, 堀弘幸
  • Organizer: 第8回高度好熱菌丸ごと-匹プロジェクト連携会議
  • Place of Presentation: 理研・播磨・SPring-8
  • Year and Date: 2009-08-22
• [Presentation] Thermus thermophilusのtRNA修飾酵素遺伝子破壊株の解析-tRNAm^7G-46 ナチル化酵素はネットワークの鍵酵素の一つである- (2009)
  • Author(s): 冨川手恵, 横川隆志, 金井保, 堀弘幸
  • Organizer: 第8回高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト連携会議
  • Place of Presentation: 理研・播磨・SPring-8
  • Year and Date: 2009-08-22
• [Presentation] FAD/Folate 依存 tRNA m^5U54 メチル化酵素 TrmF0の基質認識メカニズム解明に向けて (2009)
  • Author(s): 山下光輝, 西増弘志, 岩下知香子, 石谷隆一郎, 平田章, 濡木理, 堀弘幸
  • Organizer: 第8回高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト連携会議
  • Place of Presentation: 理研・播磨・SPring-8
  • Year and Date: 2009-08-22
• [Presentation] マルチサイト特異性RNAメチル化酵素のtRNA認識機構 (2009)
  • Author(s): 粟井貴子、木村聡、冨川千恵、越智杏奈、Ihsanawati、別所義隆、横山茂之、横川隆志、鈴木勉、堀弘幸
  • Organizer: 第11回日本RNA学会
  • Place of Presentation: 新潟
  • Year and Date: 2009-07-28
• [Presentation] 葉酸/FAD依存性tRNA U54メチル化酵素TrmF0の構造と機能 (2009)
  • Author(s): 西増弘志, 石谷隆一郎, 山下光輝, 岩下知加子, 平田章, 堀弘幸, 濡木理
  • Organizer: 第11回日本RNA学会
  • Place of Presentation: 新潟
  • Year and Date: 2009-07-28
• [Presentation] 古細菌(αβ)2型RNAスプライシングエンドヌクレアーゼはどのように変則的都位にあるイントロンを切断できるのか (2009)
  • Author(s): 北嶋翼, 平田章, 岩下知加子, 横堀伸一, 堀弘幸
  • Organizer: 第11回日本RNA学会
  • Place of Presentation: 新潟
  • Year and Date: 2009-07-27
• [Presentation] Thermus thermophilus HB8 tRNA(Gm18)methyltransferase [TrmH]の tRNA G18認織メカニズム (2009)
  • Author(s): 越智杏奈, 堀弘幸
  • Organizer: 第11回日本RNA学会
  • Place of Presentation: 新潟
  • Year and Date: 2009-07-27
• [Presentation] tRNAm^7G46修飾の有無は他tRNA修飾酵素活性に影響を与える (2009)
  • Author(s): 冨川千恵, 金井保, 横川隆志, 堀弘幸
  • Organizer: 第11回日本RNA学会
  • Place of Presentation: 新潟
  • Year and Date: 2009-07-27
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.ehime-u.ac.jp/~achem/bchem/
• [Remarks] 愛媛大学・学報記事
  • URL: http://www.ehime-u.ac.jp/research/news/detail.html?new_rec=2173