2020 Fiscal Year Research-status Report
Molecular basis of 3'-5' polymerase in a diverse RNA recognition
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19K06519
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
中村 彰良 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (10583891)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | X線結晶構造解析 / tRNA修飾 / アミノアシルtRNA合成酵素 / DNA/RNAポリメラーゼ / 核酸 / タンパク質 / 鋳型依存伸長反応 / 逆向き重合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核酸合成を担う酵素は全て5′-3′方向に塩基伸長するというのは長らく定説であったが、逆向きの3′-5′方向へ塩基伸長する酵素Thg1が発見され注目を浴びている。しかし、なぜThg1には逆方向の塩基伸長活性が現存するのか、その生物学的意義の解明には至っていない。最近Thg1がtRNA以外の多様なRNAを認識することが示唆されているが、未だ生体内RNAは同定されておらず、Thg1がどのように多様なRNAを認識するか不明である。本研究では、ランダムRNAライブラリーからThg1の基質となりうる新規RNAを探索し、Thg1との複合体の構造解析を行うことで、Thg1のRNA認識における多様性を解明することを目的としている。
2020年度は、ヒトThg1のtRNAHis成熟におけるヌクレオチド認識機構を解析し、これまで研究されてきた真菌由来Thg1とは異なり、2種類のヌクレオチド認識機構を有することを明らかにし、論文発表した (Nakamura A., et. al., (2021), RNA, in press)。この内、ヒトThg1に特有なU:A塩基対形成によって生成されるtRNA断片は、乳がん細胞等でpiRNAとして機能することが報告されており、逆方向の塩基伸長活性の新たな生体内機能を提唱した。さらに、これまでに報告されていないヒトThg1とミトコンドリアtRNAとの共結晶化を行い、新たなヒトThg1の構造解析にも成功し、ヒトThg1のC末端ドメインとtRNAの結合がヌクレオチド認識にも関与することが示唆された。
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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
本年度はヒトThg1の生化学実験の結果から、逆方向の塩基伸長活性の新たな生物学的意義を考察することができた。また、これまでに報告されていないヒトThg1とミトコンドリアtRNAとの共結晶化を行い、新たなヒトThg1の構造解析にも成功した。今後は、昨年度in vitro RNAスクリーニングにより発見したThg1が基質とする新規RNAとの共結晶化を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、確立した大量調製系にてヒトThg1-新規RNA複合体を大量調製し、X線結晶構造解析に向け結晶化条件の探索を進め、合成生物学の視点から逆方向の塩基伸長活性の生物学的意義の解明に取り組む。
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| Causes of Carryover |
今年度はヒトThg1の機能解析も同時に進めていたため、ヒトThg1-新規RNA複合体の結晶化条件の探索を行わなかったため差額が生じた。次年度に結晶化に必要な消耗品等を購入する予定である。
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