Moleclar mechanism of bacterial toxins targeting aminoacyl-tRNAs

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K16069
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Yashiro Yuka 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特任研究員 (40836483)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: トキシン・アンチトキシン / tRNA / Ｘ線結晶構造解析

Outline of Final Research Achievements

In this research, we aimed to elucidate molecular basis for the aminoacyl-tRNA acetylation by bacterial toxins belonging to the Gcn5-acetyltransferase (GNAT) family. We revealed that a GNAT toxin TacT in Salmonella Typhimurium selectively acetylates glycyl-tRNAGly. We determined the crystal structure of TacT in complex with acetyl-glycyl-tRNAGly, and revealed the precise molecular mechanism for Gly-tRNAGly specific acetylation by TacT. We also found that AtaT, a GNAT toxin in enterohemorrhagic E.coli has a broader specificity for aminoacyl-tRNAs than initially reported. Through biochemical assay and structural analysis of AtaT complexed with aminoacyl-tRNA, we showed the mechanism of aminoacyl-tRNA acetylation by AtaT.

Free Research Field

分子生物学、構造生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでGNATトキシンによる基質認識の分子基盤は未解明であり、本研究は新規の学術的知見をもたらすものである。また、バクテリアのトキシン・アンチトキシンは、栄養飢餓や抗生物質暴露などのストレス環境下でのバクテリアの生残に寄与にすると考えられており、特に、抗生物質にさらされた細菌の一部が休眠状態となり、遺伝子の変化を伴わずに薬剤耐性を示す現象（パーシスタンス）への関与が示唆されている。実際に、本研究で対象としたトキシンTacTは、マクロファージ細胞中のサルモネラ菌のパーシスタンスを促進することが報告されており、本研究成果は、病原性細菌に対する新規薬剤開発において分子基盤を提供すると期待される。