2023 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular basis for biosynthetic and degradation systems for tRNA sulfur-modified bases
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21H02436
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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, 副ラボ長 (20392623)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀谷 正樹 佐賀大学, 農学部, 准教授 (80532134)
竹内 恒 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (20581284)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | tRNA / 硫黄修飾塩基 / 硫黄代謝 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生存に不可欠な生体分子の硫黄修飾、RNAの硫黄修飾塩基などについて、その生合成と分解の分子基盤を解明する。硫黄運搬タンパク質とRNA硫黄転移酵素が適切な順序で動的に働くことで初めて実現される「硫黄転移反応」について、反応速度解析と構造分光学解析からそのメカニズムを解明する。以上により硫黄修飾の代謝を支える共通基盤原理とその生物学的意義を理解することを目的として研究を進めた。
RNA硫黄転移酵素MnmA (大腸菌および好熱菌由来) について、試験管内硫黄転移系を用い反応機構を解析した。系内の還元力や硫黄転移因子の依存性、鉄硫黄クラスタ依存性、酸素感受性などの観点で、保存残基の変異体等も用いて、詳細に反応速度・反応回転などを検討した。また大腸菌EcMnmA (酸素低感受性) については、可動性が高いと予想されるドメインについて、NMR分光法を用いた動的な立体構造解析 (分担者 東大 竹内) に着手した。またAlphafold2を用いて、硫黄転移複合体などの立体構造を予想した。さらに大腸菌の相補系を用いた、細胞内での機能解析系を構築した。これらをあわせて、立体構造から予想される硫黄転移酵素の構造上の特徴が、実際に細胞内での硫黄転移過程に寄与しているか検討を進めた。
また、これまでは主に真正細菌由来のRNA硫黄転移酵素を対象として研究を進め、大きく2つの酵素ファミリーに分けられることを見出している。進化的な反応機構の変遷にさらに迫るため、より始原的な性質を保持していると考えられる、複数の古細菌の硫黄転移酵素の機能解析にも着手した。大腸菌による組換えタンパク質の調製法の確立と試験管内硫黄転移反応検出系を確立した（東工大等との共同研究）。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
解説記事
技術で未来拓く産総研の挑戦（303）たんぱく質の合成ー硫黄修飾が重要な役割― 鴫 直樹
日刊工業新聞 2024/03/21
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