Transfer RNAにおける構造の安定化戦略の解析

• 研究課題/領域番号: 12760053
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用微生物学・応用生物化学
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 田中 照通 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (30273337)
• 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: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2001年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2000年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
• キーワード: transfer RNA / ribonuclease P / hyperprocessing / Escherichia coli / guide DNA / ribozyme / intron / extra loop / M1 RNA / C5 protein / Drosophila

研究概要

生体系のタンパク質合成におけるアミノ酸の運び手であり、かつ遺伝暗号の担い手であるtransfer RNAは共通のクローバーリーフ構造を有しているが、この構造はすべてのtRNA分子において必ずしも安定ではないことを申請者らの研究グループは明らかにするとともに、その具体例を報告してきた。tRNA分子の不安定化はその内部配列における「望ましくない」相補性の存在に起因するが、tRNAの構造不安定化につながる配列にはある条件が存在する。すなわち多くのtRNA分子においてアクセプターステム領域とアンチコドンステム領域近傍との部分構造間において相補的な塩基配列が存在し、その相補性が原因で一部のtRNA分子においてtRNA分子を5'半分と3'半分とに分割したような「ダブルヘアピン」構造へと構造変化(変性)が起こる。tRNAにおけるこのような「望ましくない」分子内配列の相補性を申請者はtRNAの起源と構造が獲得される過程に起因すると考え、それに基づいて、tRNA分子における部分配列の意義と意味を考察した。クローバーリーフ構造が壊れやすいtRNAにはダブルヘアピン構造へと移行しやすい特徴があり、そのようなtRNAはイントロン配列や長いエクストラループを有するものに多く見つかることから、これらの「部分配列」がtRNAのクローバーリーフ構造の安定化に大きく寄与していることが推定された。今回の申請研究では「長いエクストラループ」がtRNAのクローバーリーフ構造を安定化していることを解明できた(論文は準備中)。一方で、tRNAイントロンはクローバーリーフ構造の安定化には寄与していないらしいこともわかった。また、真核生物に広く見られるtRNAイントロンは真正細菌のものには存在しないが、その理由がリボヌクレアーゼPというtRNAの成熟化酵素との相互作用に起因する可能性を見いだすことができた。

研究成果

• [文献書誌] Yoshiaki Hori et al.: "In vitro hyperprocessing of Drosophila tRNAs by the catalytic RNA of RNase P:the cloverleaf structure of tRNA is not always stable?"European Journal of Biochemistry. 267. 4781-4788 (2000)
• [文献書誌] Yoshiaki Hori et al.: "The catalytic RNA of RNase P from E.coli cleaves Drosophila 2S rRNA in vitro:a new type of naturally occurring substrate for the ribozyme"FEBS Letters. 472. 187-190 (2000)
• [文献書誌] Yoshiaki Hori et al.: "In vitro cleavage of Drosophila 2S rRNA by M1 RNA"Nucleic Acids Symposium Series. 44. 93-94 (2000)
• [文献書誌] Terumichi Tanaka et al.: "Application of a metal switch to aqualysin I,a subtilisin-type bacterial serine protease,to the S3 site residues,Ser102 and Gly131"Bioscience,Biotechnology,and Biochemistry. 64. 2008-2011 (2000)
• [文献書誌] Yoshiaki Hori et al.: "Synthetic inhibitors of the processing of pre-transfer RNA by ribonuclease P ribozyme:enzyme inhibitors which act by binding to substrate"Biochemistry. 40. 603-608 (2001)
• [文献書誌] Terumichi Tanaka et al.: "Guide DNA technique reveals that the protein component of bacterial ribonuclease P is a modifier for substrate recognition"FEBS Letters. 491. 94-98 (2001)
• [文献書誌] Terumichi Tanaka et al.: "Is your ribozyme design really correct?:A proposal of simple single turnover compeition assay to evaluate ribozymes"Bioscience,Biotechnology,and Biochemistry. 65. 1636-1644 (2001)
• [文献書誌] Tomoaki Ando et al.: "Human tyrosine tRNA is also internally cleavable by E.coli ribonuclease P RNA ribozyme in vitro"Bioscience,Biotechnology,and Biochemistry. 65. 2798-2801 (2001)
• [文献書誌] Yoshiaki Hori et al.: "Hyperprocessing reaction of tRNA by Bacillus subtilis ribonuclease P ribozyme"FEBS Letters. 505. 337-339 (2001)
• [文献書誌] Terumichi Tanaka et al.: "Origin of cloverleaf shape of transfer RNA---the double hairpin model:Implication for the role of the tRNA intron and the long extra loop"Viva Origino. 29. 2008-2011 (2001)
• [文献書誌] Yoshiaki Hori et al.: "In vitro hyperprocessing of tRNA by Bacillus subtilis ribonuclease P RNA"Nucleic Acid Research Supplement No.1. 209-210 (2001)
• [文献書誌] Yoshiaki Hori: "In vitro hyperprocessing of Drosophila tRNAs by the catalytic RNA of RNase P : the cloverleaf structure of tRNA is not always stable?"European Journal of Biochemistry. 267. 4781-4788 (2000)
• [文献書誌] Yoshiaki Hori: "The catalytic RNA of RNase P from Escherichia coli cleaves Drosophila 2S ribosomal RNA in vitro : a new type of naturally occurring substrate for the ribozyme."FEBS Letters. 472. 187-190 (2000)
• [文献書誌] Yoshiaki Hori: "In vitro cleavage of Drosophila 2S rRNA by M1 RNA."Nucleic Acids Symposium Serries. 44. 93-94 (2000)
• [文献書誌] Terumichi Tanaka: "Application of a metal swtich to aqualysin I, a subtilisin-type bacterial serine protease, to the S3 site residues, Ser102 and Glv131."Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 64. 2008-2011 (2000)
• [文献書誌] Yoshiaki Hori: "Synthetic inhibitors of the processing of pre-transfer RNA by the ribonuclease P ribozyme : enzyme inhibitors which act by binding to substrate."Biochemistry. 40. 603-608 (2001)
• [文献書誌] Terumichi Tanaka: "Guide DNA technique reveals that the protein component of bacterial ribonuclease P is a modifier for substrate recognition."FEBS Letters. (印刷中). (2001)