Development of a method to determine RNA-protein complex by cryo-EM

2024 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19201
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Tanaka Yoshikazu 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (20374225)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横山 武司 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (20719447) ; 長尾 翌手可 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (30588017)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2025-03-31
• Keywords: RNA / 構造 / クライオ電顕

Outline of Final Research Achievements

RNA often functions by forming complexes with partner proteins. Therefore, it is important to clarify the structure of RNA-protein complexes. In this study, we aimed to form an “RNA-protein complex” on the surface of ribosomes by inserting RNA sequences on the surface of ribosomes and binding proteins that bind to them, and to analyze the structure of the entire complex.
By inserting tRNA into the loop of the ribosome and binding a protein that modifies the tRNA, a map of the complex of tRNA and this protein was observed by cryoEM single particle analysis. The structure of the “tRNA-protein complex” was obtained by rigid body fitting.

Free Research Field

構造生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

RNAは生命のセントラルドグマの中心となる分子で、その機能を知ることは生命科学においてとても重要である。多くの場合RNAは蛋白質と複合体を形成して機能するため、RNAの機能を理解するためにはRNA-蛋白質複合体の構造を明らかにすることことが意義深いが、その解析は容易ではない。一方で、リボソームはRNAでできた巨大な分子であり、その構造決定は多くのノウハウが蓄積されている。本研究では、リボソームの表面に構造解析したいRNA-蛋白質複合体を結合させ、リボソームごと構造決定する技術のproof of conceptを実現した。本研究により、RNAに関する研究が加速されると期待できる。