2021 Fiscal Year Research-status Report
ナノ古細菌アラニルtRNA合成酵素と遺伝暗号の進化の解明
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21K06293
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
田村 浩二 東京理科大学, 先進工学部生命システム工学科, 教授 (30271547)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | tRNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アラニルtRNA合成酵素（AlaRS）はtRNA(Ala)中のG3:U70塩基対を特異的に認識して、tRNA(Ala)にAlaを結合させていることが長く知られてきたが、最小のゲノムサイズを有する古細菌Nanoarchaeum equitans （ナノアーキア）のAlaRSは、α鎖のみではG3:U70塩基対に依存しないアミノアシル化活性があり、β鎖が加わると初めてG3:U70塩基対に依存した活性を生み出すことが明らかになった。本研究では、【１】ナノアーキアAlaRS-αによるtRNA認識およびAla活性化の分子機構の解明、【２】ナノアーキアAlaRS-α、AlaRS-βによるG3:U70塩基対認識の分子機構の解明、を目標としているが、 今年度は、まず、β鎖において、G3:U70塩基対に関係すると考えられる残基の変異体を作製し、それらによるRNAミニヘリックス（tRNAの原始形とされるRNA）のアミノアシル化解析を行った。立体構造が既知の超好熱硫酸還元古細菌Archaeoglobus fulgidus、および、大腸菌のAlaRSとのアラインメント解析の結果、G3認識に関係していると考えられる、これら二者には保存されているアスパラギン酸残基が、ナノアーキアのAlaRS-βでは保存されておらず、イソロイシン残基になっていた。そこで、この部分のアラニン変異体を作製したところ、天然型と同様の活性を示したので、これまでにない認識機構の存在が示唆された。これらに関連して、同時にナノアーキアのチロシルtRNA合成酵素（TyrRS）によるtRNA(Tyr)のチロシル化反応や、ペプチド鎖を用いたアミノ酸の活性化の反応についても、相補的な研究を進め、学術論文や学会発表を行った。
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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
研究推進の基盤となる実験系や材料の構築は順調に進んでいる。コロナ禍の中、予定通りに実験を進められない場合も出てきてはいるが、大きな遅れにはなっていないと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
G3認識に寄与するAlaRS-β上の残基を特定するために、更なる点変異体の作製を推進する。また、G3:U70塩基対に依存しないアミノアシル化活性を生み出すAlaRS-αの最小領域を特定するため、AlaRS-αの欠損変異体を用いた解析を行っていきたい。
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[Journal Article] Amino acid activation analysis of primitive aminoacyl-tRNA synthetases encoded by both strands of a single gene using the malachite green assay2021
Author(s)
Kazaha Onodera, Nana Suganuma, Haruka Takano, Yu Sugita, Tomoko Shoji, Ayaka Minobe, Narumi Yamaki, Riku Otsuka, Hiromi Mutsuro-Aoki, Takuya Umehara, Koji Tamura
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Journal Title
BIOSYSTEMS
Volume: 208
Pages: 104481
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Crystal structure of Nanoarchaeum equitans tyrosyl-tRNA synthetase and its aminoacylation activity toward tRNATyr with an extra guanosine residue at the 5'-terminus2021
Author(s)
Tatsuya Horikoshi, Hiroki Noguchi, Takuya Umehara, Hiromi Mutsuro-Aoki, Ryodai Kurihara, Ryohei Noguchi, Takahiro Hashimoto, Yuki Watanabe, Tadashi Ando, Kenichi Kamata, Sam-Yong Park, Koji Tamura
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Journal Title
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
Volume: 575
Pages: 90-95
DOI
Peer Reviewed
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