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動物ミトコンドリアに見出された新規修飾ヌクレオシドの構造機能解析〜ミトコンドリア病発症メカニズムへのアプローチ〜

研究課題

研究課題/領域番号 12680670
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 分子生物学
研究機関東京大学

研究代表者

鈴木 勉  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 講師 (20292782)

研究分担者 渡辺 公綱  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (00134502)
研究期間 (年度) 2000 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
800千円 (直接経費: 800千円)
2001年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードタウリン / ミトコンドリア / ミトコンドリア病 / tRNA / RNA修飾 / 質量分析 / 遺伝暗号解読機構 / 5-タウリノメチルウリジン / 5-タウリノメチル-2-チオウリジン
研究概要

我々は、ミトコンドリア(mt)tRNAの点変異に帰属されるミトコンドリア脳筋症(MELAS、MERRF)において、変異mt tRNA^<Leu>(3243位変異と3271位変異)とmt tRNA^<Lys>(8344位変異)は共通にアンチコドン1字目の修飾が欠損していることを見出した(J. Biol. Chem.,275,4251-4257[2000],FEBS Lett.,467,175-178[2000])(日医大太田教授との共同研究)。さらに、この修飾の欠損はリボソーム上におけるコドン解読能を低下させ、タンパク合成能を著しく減少させることが発症の根本的な原因であることをつきとめた(EMBO J.,20,4794-4802[2001])。本プロジェクトでは発症の分子機構を詳細に解析するために、アンチコドン1字目の修飾ヌクレオシドの化学構造を決定することであるが、昨年度すでにその計画をすでに達成した。いずれも置換基にタウリンを含んだ新規の修飾ヌクレオシドで、mt tRNA^<Leu>は5-タウリノメチルウリジン(τm^5U)を持ち、mt tRNALysはその2-チオ置換体である5-タウリノメチル-2チオウリジン(τm^5s^2U)を有することが判明した(投稿中)。タウリンは体内に最も多く含まれるアミノ酸であり、これまで様々な生理活性を持つことが知られているが、タンパク質や核酸など生体高分子の成分としては知られていない。我々はタウリンがこれら新規の修飾ウリジンの直接の前駆体であると考え、有機化学合成した[^<18>O]安定同位体標識タウリンを培地に加えてHeLa細胞を48時間培養した。そこからmt tRNA^<Leu>とmt tRNA^<Lys>を含む5種類のtRNAを単離し、LC/MSにより修飾ウリジンの分子量を測定したところ、いずれも90%以上の効率で培地に加えた[^<18>O]タウリンが取り込まれていることが判明した(投稿中)。この結果はタウリンが生体高分子の成分であることを見出した最初の発見であり、この観点から、様々なタウリンの生理活性を統一的に解釈できるものと考えている。またタウリン欠乏症はmt tRNAの修飾欠損を引き起こしている可能性があり、ミトコンドリア脳筋症との関連から今後の研究をさらに発展していく予定である。

報告書

(3件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

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すべて 文献書誌 (66件)

  • [文献書誌] Yasukawa, T., Suzuki, T., Ishii, N., Ohta, S., Watanabe, K.(2001): "Wobble modification defect in tRNA disturbs codon-anticodon interaction in a mitochondrial disease"EMBO J.. 20. 4794-4802 (2001)

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  • [文献書誌] Suzuki, T.^*, Terasaki, M., Takemoto-Hori, C., Hanada, T., Ueda, T., Wada, A., Watanabe, K.: "Structural compensation for deficit of rRNA with proteins in mammalian mitochondrial ribosome ; systematic analysis of protein components of the large ribosomal subunit from mammalian mitochondria"J. Biol. Chem.. 276. 21724-21736 (2001)

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  • [文献書誌] Suzuki, T.^*, Terasaki, M., Takemoto-Hori, C., Hanada, T., Ueda, T., Wada, A., Watanabe, K: "Proteomic Analysis of the Mammalian Mitochondrial Ribosome ; Identification of protein components in the 28S Small Subunit"J. Biol. Chem. 276. 33181-33195 (2001)

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  • [文献書誌] Shimada, N., Suzuki T., Watanabe, K.: "Dual mode recognition of two isoacceptor tRNAs by mammalian mitochondrial seryl-tRNA synthetase"J. Biol. Chem.. 276. 46770-46778 (2001)

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  • [文献書誌] Nagaike, T., Suzuki, T.^*, Tomari, Y., Takemoto-Hori, C., Negayama, F., Watanabe, K., Ueda, T.: "Identification and Characterization of Mammalian Mitochondrial tRNA-Nucleotidyltransferases"J. Biol. Chem.. 276. 40041-40049 (2001)

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  • [文献書誌] Shimizu, Y., Inoue, A., Tomari, Y., Suzuki, T., Yokogawa, T., Nishikawa, K., Ueda, T.: "Cell-free translation reconstituted with purified components"Nature Biotechnology. 19. 751-755 (2001)

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  • [文献書誌] Kenmochi, N., Suzuki, T., Uechi, T., Magoori, M., Kuniba, M., Higa, S., Watanabe, K., Tanaka, T.: "The human mitochondrial ribosomal protein genes : mapping of 54 genes to the chromosomes and implications for human disorders"Genomics. 77. 65-70 (2001)

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  • [文献書誌] Yokobori, S, Suzuki T., Watanabe, K.: "Genetic code variations in mitochondria : tRNA as a major determinant of genetic code plasticity"J. Mol. Evol.. 53. 314-326 (2001)

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  • [文献書誌] Hanada, T., Suzuki, T., Yokogawa, T., Takemoto-Hori, C., Sprinzl, M., Watanabe, K: "Translation ability of mitochondrial tRNAs^<Ser> with unusual secondary structures in an in vitro translation system of bovine mitochondria"Genes Cells. 6. 1019-1030 (2001)

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  • [文献書誌] Cho, H.D., Tomita, K., Suzuki, T., Weiner, A.M.: "U2 snRNA is a substrate for the CCA-adding enzyme (tRNA nucleotidyltransferase)"J. Biol. Chem. 277. 3447-3455 (2002)

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  • [文献書誌] Hori, H., Suzuki, T., Sugawara, K., Inoue, Y., Shibata, T., Kuramitsu, S., Yokoyama, S., Oshima, T., Watanabe, K.: "Identification and Characterization of Thermus thermophilus HB8 tRNA-(Gm18)-methyltransferase ; Domain Structure and Conserved Amino Acid Sequence Motifs in the Enzyme"Genes Cells. (in press). (2002)

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  • [文献書誌] Suzuki, T., Suzuki, T., Wada, T., Saigo, K., Watanabe, K.: "Novel Taurine-Containing Uridine Derivatives and mitochondrial human disease"Nucleic Acids Research Supplement. No.1. 257-258 (2001)

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  • [文献書誌] 鈴木 勉, 渡辺公綱: "「リボソームはリボザイムであった-X線結晶構造解析が解き明かすペプチド転移反応のメカニズム-」蛋白質 核酸 酵素,46"共立出版. 1268 (2001)

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  • [文献書誌] 鈴木 勉, 渡辺公綱: "「リボソームの構造機能研究の最先端-X線結晶構造解析が解き明かしたリボソームの機能-」蛋白質 核酸 酵素,(8月増刊号)「新世紀における蛋白質科学の進展」"共立出版. 1635-1644 (2001)

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  • [文献書誌] 鈴木 勉, 渡辺公綱: "「リボソーム RNA の生合成と構造」増刊「ミトコンドリアとミトコンドリア病」"日本臨床(印刷中). (2002)

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  • [文献書誌] Yasukawa T, Suzuki T, Suzuki T, Ueda T, Ohta S, Watanabe K: "Modificatiori Defect at Anticodon Wobble Nucleotide of Mitochondrial tRNAs^<Leu> (UUR) with Pathogenic Mutations of Mitochonarial Myopathy, Encephalopathy, Lactic Acidosis, and Stroke-like Episodes"J. Biol. Chem. 275. 4251-4257 (2000)

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  • [文献書誌] Yasukawa T, Suzuki T, Ishii N, Ueda T, Olita S, Watanabe K: "Defect in Modification at the Anticodon Wobble Nucleotide of Mitochondrial tRNA^<Lys> with the MERRF Encephalomyopathy Pathogenic Mutation"FEBS Lett. 467. 175-178 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tin O F, Rykunova A I, Muranova T A, Toyoda T, Ito K, Suzuki T, Watanabe K, Garber M B, Nakamura Y: "Proteolytic fragmentation of polypeptide release factor 1 of Thermus thermophilus and crystallization of the stable fragments"Biochimie. 82. 765-772 (2000)

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  • [文献書誌] Yokogawa T, Shimada N, Takeuchi N, Benkowski L, Suzuki T, Omori A, Ueda T, Nishikawa K, Spremulli L, Watanabe K: "Characterization and tRNA recognition of mammalian mitochondrial Seryl tRNA synthetase"J. Biol. Chem. 275. 19913-19920 (2000)

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  • [文献書誌] Tomari Y, Suzuki T ^* K, Watanabe K, Ueda T: "Role of tightly bound ATP in Escherichia coli tRNA nucleotidyltransferase"Genes Cells. 5. 689-698 (2000)

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  • [文献書誌] Yasukawa T, Hino N, Suzuki T, Watanabe K, Ueda T, Ohta S: "A pathogenic point mutation reduces stability of mitochondrial mutant tRNA^<lle>"Nucleic Acids Res. 28. 3779-3784 (2000)

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  • [文献書誌] Hanada T, Suzuki T, Watanabe K: "Translation activity of mitochondrial tRNA with unusual secondary structure"Nucleic Acids Symposium Series. 44. 249-250 (2000)

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  • [文献書誌] Hori H, Suzuki T, Sugawara K, Inoue Y, Shibata T, Kuramitsu S, Yokoyama S, Oshima T, Watanabe K: "Identification of Thermus thermophilus HB 8 tRNA (Gm18)methyltransferase gene"Nucleic Acids Symposium Series. 44. 167-168 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Watanabe K, Suzuki T: "Macmillan Publishers Ltd"Genetic code and its Variants the Encyclopedia of Life Science. (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato N S, Suzuki T, Hirata M H, Hirata R D C, Ueda T, Watanabe K, Zerbini L C M S, Silveira E P R, Melo C S, Ueda M: "Novel immunoblot treponemal assay using recombinant antigens for immunodiagnosis of syphilis (Awarded by Dr. Jose Pinheiro 2001, SBPC, Brazil)"Jounal Brasileiro de Patologia. 36. 161-165 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Suzuki T ^*, Terasaki M, Takemoto-Hori C, Hanada T, Ueda T, Wada A, Watanabe K: "Structural compensation for deficit of rRNA with proteins in mammalian mitochondrial ribosome ; systematic analysis of protein components of the large ribosomal subunit from mammalian mitochondria"J. Biol. Chem. 276. 21724-21736 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yokobori S, Suzuki T, Watanabe K: "Genetic code variations in mitochondria : tRNA as a major determinant of genetic code plasticity"J. Mol Evol.. 53. 314-326 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Suzuki T, Ohtsuki T, Watanabe Y, Terasaki M, Hanada T, Watanabe K: "Structural and functional compensation by proteins for the RNA deficit of animal mitochondrial translation systems"Cell-Free Translation Systems (Eds. Spirin, A. et al. ). in press. (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kenmochi N, Suzuki T, Uechi T, Magoori M, Kuniba M, Higa S, Watanabe K, Tanaka T: "The human mitochondrial ribosomal protein genes : mapping of 54 genes to the chromosomes and implications for human disorders"Genomics. 77. 65-70 (2001)

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  • [文献書誌] Shimizu Y, Inoue A, Tomari Y, Suzuki T, Yokogawa T, Nishikawa K, Ueda T: "Cell-free translation reconstituted with purified components"Nature Biotechnology. 19. 751-755 (2001)

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  • [文献書誌] Suzuki T, Suzuki T, Wada T, Saigo K, Watanabe K: "Novel Taurine-Containing Uridine Derivatives and mitochondrial human disease"Nucleic Acids Research. Supplement No. 1. 257-258 (2001)

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  • [文献書誌] Suzuki T^*, Terasaki M, Takemoto-Hori C, Hanada T, Ueda T, Wada A, Watanabe K: "Proteomic Analysis of the Mammalian Mitochondrial Ribosome ; Identification of protein components in the 28S Small Subunit"J. Biol. Chem. 276. 33181-33195 (2001)

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  • [文献書誌] Yasukawa T, Suzuki T, Ishii N, Ohta S, Watanabe K: "Wobble modification defect in tRNA disturbs codon-anticodon interaction in a mitochondrial disease"Embo J.. 20. 4794-4802 (2001)

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  • [文献書誌] Nagaike T, Suzuki T^*, Tomari Y, Takemoto-Hori C, Negayama F, Watanabe K, Ueda T: "Identification and Characterization of Mammalian Mitochondrial tRNA-Nucleotidyltransferases"J. Biol. Chem. 276. 40041-40049 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shimada N, Suzuki T, Watanabe K: "Dual mode recognition of two isoacceptor tRNAs by mammalian mitochondrial seryl-tRNA synthetase"J. Biol. Chem. 276. 46770-46778 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Cho H D, Tomita K, Suzuki T, Weiner A M: "U2 snRNA is a substrate for the CCA-adding enzyme (tRNA nucleotidyltransferase)"J. Biol. Chem. 277. 3447-3455 (2002)

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  • [文献書誌] Hanada T, Suzuki T, Yokogawa T, Takemoto-Hori C, Sprinzl M, Watanabe K: "Translation ability of mitochondrial tRNAs^<Ser> with unusual secondary structures in vitro translation system of bovine mitochondria"Genes Cells. 6. 1019-1030 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hori H, Suzuki T, Sugawara K, Inoue Y, Shibata T, Kuramitsu S, Yokoyama S, Oshima T, Watanabe K: "Identification and Characterization of Thermus thermophilus HB8 tRNA-(Gm18)-methyltransferase ; Domain Structure and Conserved Amino Acid Sequence Motifs in the Enzyme"Genes Cells. in press. (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yasukawa, T., Suzuki, T., Ishui, N., Ohta, S., Watanabe, K. (2001): "Wobble modification defect in tRNA disturbs codon-anticodon interaction in a mitochondrial disease"EMBO J.. 20. 4794-4802 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Suzuki, T.^*, Terasaki, M., Takemoto-Hori, C., Hanada, T., Ueda, T., Wada, A., Watanabe, K.: "Structural compensation for deficit of rRNA with proteins in mammalian mitochondrial ribosome; systematic analysis of protein components of the large ribosomal subunit from mammalian mitochondria"J. Biol. Chem.,. 276. 21724-21736 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Suzuki, T.^*, Terasaki, M., Takemoto-Hori, C., Hanada, T., Ueda, T., Wada, A., Watanabe, K: "Proteomic Analysis of the Mammalian Mitochondrial Ribosome ; Identification of protein components in the 28S Small Subunit"J. Biol. Chem. 276. 33181-33195 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Shimada, N., Suzuki, T., Watanabe, K.: "Dual mode recognition of two isoacceptor tRNAs by mammalian mitochondrial seryl-tRNA synthetase"J. Biol. Chem. 276. 46770-46778 (2001)

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  • [文献書誌] Nagaike, T., Suzuki, T.^*, Tomari, Y., Takemoto-Hori, C., Negayama, F., Watanabe, K., Ueda, T.: "Identification and Characterization of Mammalian Mitochondrial tRNA-Nucleotidyltransferases"J. Biol. Chem.. 276. 40041-40049 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Shimizu, Y., Inoue, A., Tomari, Y., Suzuki. T., Yokogawa, T., Nishikawa, K., Ueda, T.: "Cell-free translation reconstituted with purified components"Nature Biotechnology. 19. 751-755 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kenmochi, N., Suzuki. T., Uechi, T., Magoori, M., Kuniba, M., Higa, S., Watanabe, K., Tanaka, T.: "The human mitochondrial ribosomal protein genes: mapping of 54 genes to the chromosomes and implications for human disorders"Genomics. 77. 65-70 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Yokobori, S, Suzuki, T., Watanabe, K.: "Genetic code variations in mitochondria : tRNA as a major determinant of genetic code plasticity"J. Mol. Evol.. 53. 314-326 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hanada, T., Suzuki, T., Yokogawa, T., Takemoto-Hori, C., Sprinzl, M., Watanabe, K: "Translation ability of mitochondrial tRNAs^<Ser> with unusual secondary structures in an in vitro translation system of bovine mitochondria"Genes Cells. 6. 1019-1030 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Cho, H. D., Tomita, K., Suzuki, T., Weiner, A. M.: "U2 snRNA is a substrate for the CCA-adding enzyme (tRNA nucleotidyltransferase)"J. Biol. Chem. 277. 3447-3455 (2002)

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  • [文献書誌] Hori, H., Suzuki, T., Sugawara, K., Inoue, Y., Shibata, T., Kuramitsu, S., Yokoyama, S., Oshima, T., Watanabe, K.: "Identification and Characterization of Thermus thermophilus HB8 tRNA-(Gm18)-methyltransferase ; Domain Structure and Conserved Amino Acid Sequence Motifs in the Enzyme"Genes Cells. (in press). (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Suzuki, T., Suzuki, T., Wada, T., Saigo, K., Watanabe, K: "Novel Taurine-Containing Uridine Derivatives and mitochondrial human disease"Nucleic Acids Research Supplement. No.1. 257-258 (2001)

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  • [文献書誌] 鈴木 勉, 渡辺公綱: "「リボソームはリボザイムであった-X線結晶構造解析が解き明かすペプチド転移反応のメカニズム-」蛋白質 拡散 酵素, 46"共立出版. 1268 (2001)

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  • [文献書誌] 鈴木 勉, 渡辺公綱: "「リボソームの構造機能研究の最先端-X線結晶構造解析が解き明かしたリボソームの機能-」蛋白質 核酸 酵素,(8月増刊号)「新世紀における蛋白質科学の進展」"共立出版. 1635-1644 (2001)

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  • [文献書誌] 鈴木 勉, 渡辺公綱: "「リボゾームRNAの生合成と構造」増刊「ミトコンドリアとミトコンドリア病」"日本臨床(印刷中). (2002)

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  • [文献書誌] Yasukawa,T.,Suzuki,T.,Suzuki,T.,Ueda,T.,Ohta,S.and Watanabe,K.: "Modification Defect at Anticodon Wobble Nucleotide of Mitochondrial tRNAs^<Leu>(UUR) with Pathogenic Mutations of Mitochondrial Myopathy, Encephalopathy, Lactic Acidosis, and Stroke-like Episodes."J.Biol.Chem.. 275. 4251-4257 (2000)

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  • [文献書誌] Yasukawa,T.,Suzuki,T.,Ishii,N.,Ueda,T.,Ohta,S.and Watanabe,K.: "Defect in Modification at the Anticodon Wobble Nucleotide of Mitochondrial tRNA^<Lys> with the MERRF Encephalomyopathy Pathogenic Mutation."FEBS Lett.. 467. 175-178 (2000)

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  • [文献書誌] Tin,O.F.,Rykunova,A.I.,Muranova,T.A.,Toyoda,T.,Ito,K.,Suzuki,T.,Watanabe,K.,Garber,M.B.and Nakamura,Y.: "Proteolytic fragmentation of polypeptide release factor 1 of Thermus thermophilus and crystallization of the stable fragments."Biochimie. 82. 765-772 (2000)

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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