リボヌクレオーム解析によるRNA修飾酵素遺伝子の網羅的探索

• Project/Area Number: 04J11735
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied genomics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Research Fellow: 池内 与志穂 東京大学, 大学院工学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: RNA修飾 / lysidine / ac^4C / tilS / TmcA / 大腸菌 / tRNA / 翻訳 / LC / MS

Research Abstract

初年度から継続して行った大腸菌のRNA修飾遺伝子の網羅的な探索により,合計11の遺伝子を同定することに成功した(リスト).今年度は特にTmcAについて詳細な解析を行った.バクテリアにおいてAUAコドンを翻訳するイソロイシンtRNA(tRNAI^<Ile2>)のアンチコドン1字目のシチジンはlysidineという修飾を受けるが,lysidineはtRNA^<Ile2>のコドン認識をAUGからAUAに変え,アミノ酸受容能をメチオニンからイソロイシンに変化させる翻訳に必須な修飾である.昨年度までにlysidine修飾遺伝子tilSを同定し機能解析を行った.一方で,AUGコドンを翻訳するメチオニンtRNA(tRNA^<Met>)のアンチコドン1字目のシチジンはアセチル化され,ac^4Cとなる.tRNA^<Ile2>とtRNA^<Met>の塩基配列は良く似ており,lysidineおよびac^4C修飾酵素がこれらのtRNAをどのように識別するのかを知ることは翻訳システムの成り立ちを理解する上で重要である.すでにlysidine修飾酵素TilSは主にtRNA^<Ile2>のアクセプターステムを認識していることを明らかにしていたが,今年度はac^4C修飾酵素TmcAが主にtRNA^<Met>のアンチコドンステムを認識していることを明らかにした.これらの結果から,lysidine修飾酵素TilSとac^4C修飾酵素TmcAという二つのRNA修飾酵素が二つのtRNAを正確に識別する機構が明らかになり,未だ明らかになっていなかった翻訳システムの基礎的なメカニズムの一部を解明したといえる.

Research Products

• [Journal Article] The substrate specificity of tRNA (m1G37) methyltransferase (TrmD) from Aquifex aeolicus. (2006)
  • Author(s): Takeda H, Toyooka T, Ikeuchi Y, Yokobori S, Okadome K, Takano F, Oshima T, Suzuki T, Endo Y, Hori H.
  • Journal Title: Genes to Cells 11・12 Pages: 1353-65
• [Journal Article] Snapshots of tRNA sulphuration via an adenylated intermediate. (2006)
  • Author(s): Numata T, Ikeuchi Y, Fukai S, Suzuki T, Nureki O.
  • Journal Title: Nature 447・7101 Pages: 419-24
• [Journal Article] Biosynthesis of wybutosine, a hyper-modified nucleoside in cukaryotic phenylalanine tRNA (2006)
  • Author(s): Noma A, Kirino Y, Ikeuchi Y, Suzuki T.
  • Journal Title: EMBO journal 25・10 Pages: 2142-54
• [Journal Article] Crystallization and preliminary X-ray analysis of the tRNA thiolation enzyme MnmA from Escherichia coli complexed with tRNA(Glu). (2006)
  • Author(s): Numata T, Ikeuchi Y, Fukai S, Adachi H, Matsumura H, Takano K, Murakami S, Inoue T, Mori Y, Sasaki T, Suzuki T, Nureki O.
  • Journal Title: Acta Crystallograph Sect F Struct Biol Cryst Commun. 62・Pt4 Pages: 368-71
• [Journal Article] A gene involved in modifying transfer RNA is required for fungal pathogenicity and stress tolerance of Colletotrichum lagenarium. (2006)
  • Author(s): Takano Y, Takayanagi N, Hori H, Ikeuchi Y, Suzuki T, Kimura A, Okuno T.
  • Journal Title: Mol Microbiol. 60・1 Pages: 81-92
• [Journal Article] RNA修飾に関わる硫黄リレーシステムの発見と反応機構の解析 (2006)
  • Author(s): 池内与志穂, 鈴木勉
  • Journal Title: 細胞工学 25・4 Pages: 400-401
• [Journal Article] Mechanistic insights into sulfur-relay by multiple sulfur mediators involved in thiouridine biosynthesis at tRNA wobble positions (2006)
  • Author(s): Ikeuchi Y, Shigi N, Kato J, Nishimura A, Suzuki T.
  • Journal Title: Mol Cell. 21(1) Pages: 97-108
• [Journal Article] Structural Basis for Sulfur Relay to RNA Mediated by Heterohexameric TusBCD Complex. (2006)
  • Author(s): Numata T, Fukai S, Ikeuchi Y, Suzuki T, Nureki O.
  • Journal Title: Structure. 14(2) Pages: 357-366
• [Journal Article] Structural basis for lysidine formation by ATP pyrophosphatase accompanied by a lysine-specific loop and a tRNA-recognition domain. (2005)
  • Author(s): Nakanishi K, Fukai S, Ikeuchi Y, Soma A, Suzuki T, Nureki O.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA. 102(21) Pages: 7487-7492
• [Journal Article] Molecular Mechanism of Lysidine Synthesis that Determines tRNA Identity and Codon Recognition. (2005)
  • Author(s): Ikeuchi Y, Soma A, Ote T, Kato J, Sekine Y, Suzuki T.
  • Journal Title: Mol Cell. 19(2) Pages: 235-246
• [Journal Article] Involvement of the Escherichia coli folate-binding protein YgfZ in RNA modification and regulation of chromosomal replication initiation (2005)
  • Author(s): Ote T, Hashimoto M, Ikeuchi Y, Su'etsugu M, Suzuki T, Katayama T, Kato J.
  • Journal Title: Mol Microbiol. 59(1) Pages: 265-275
• [Journal Article] Substrate tRNA recognition mechanism of tRNA(m7G46) methyltransferase from Aquifex aeolicus (2004)
  • Author(s): Okamoto, H., Watanabe, K., Ikeuchi, Y., Suzuki, T., Endo, Y., Hori, H.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 279 Pages: 49151-49159