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RNA修飾酵素によるRNA分子種特異的・部位特異的作用の基本原理の理解

研究課題

研究課題/領域番号 16H04763
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機能生物化学
研究機関愛媛大学

研究代表者

堀 弘幸  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (20256960)

研究分担者 竹本 千重  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 副チームリーダー (40306527)
研究協力者 平田 章  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2018年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2016年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
キーワードタンパク質 / 酵素 / 核酸 / RNA / ゲノム / 構造
研究成果の概要

本課題は、どのような構造を持ったRNA修飾酵素が、どのようなRNAを基質として認識し、修飾するのか解明することを目標とし、以下の研究成果を報告した。(1)RNA結合ドメインとして知られるTHUMPドメインは、RNAの一本鎖領域に結合性を有し、tRNA修飾酵素では、しばしばCCA末端を認識する。(2) 好熱菌tRNAメチル化酵素TrmBの特殊なC末ドメインは、メチル基供与体のS-アデノシル-L-メチオニンの結合ポケットを形成し、その一部は基質tRNA結合部位ともなる。(3) 好熱菌のtRNA修飾ネットワークにおいて、葉酸依存性tRNAメチル化酵素TrmFOは低温適応のサポーター因子として働く。

研究成果の学術的意義や社会的意義

RNA修飾の基本的役割はタンパク質合成系の制御です。ヒトの場合、その制御が乱れると遺伝病や発がんに結びつくことが知られています。また、コレラ菌、チフス菌、ヒト免疫不全ウイルスなどにとって、RNA修飾は感染必須因子です。さらに、RNA修飾が環境(ストレス)応答因子であることも明らかとなりつつあります。したがって、どのようなRNA修飾酵素がどのようなRNAに作用するのか、また、いかに制御されているのかを理解することは、タンパク質合成系の基本制御の仕組みを解明し、遺伝病の病態の理解、遺伝子診断・遺伝子治療法の開発、感染性微生物対策、生物多様性の理解、環境応答の仕組みの解明などにつながります。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] New England Biolob(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] New England Biolab(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Regulatory Factors for tRNA Modifications in Extreme- Thermophilic Bacterium Thermus thermophilus.2019

    • 著者名/発表者名
      Hori H
    • 雑誌名

      Frontiers in Genetics

      巻: 10 ページ: 204-204

    • DOI

      10.3389/fgene.2019.00204

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Consumption of N5, N10-methylenetetrahydrofolate in Thermus thermophilus under nutrient-poor condition.2018

    • 著者名/発表者名
      Yamagami R, Miyake R, Fukumoto A, Nakashima M, Hori H.
    • 雑誌名

      J. Biochem.

      巻: in press 号: 2 ページ: 141-152

    • DOI

      10.1093/jb/mvy037

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transfer RNA Modification Enzymes from Thermophiles and Their Modified Nucleosides in tRNA.2018

    • 著者名/発表者名
      Hori H, Kawamura T, Awai T, Ochi A, Yamagami R, Tomikawa C, Hirata A
    • 雑誌名

      Microorganism

      巻: 6 号: 4 ページ: 110-155

    • DOI

      10.3390/microorganisms6040110

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Kinetic characterization of substrate-binding sites of thermostable tRNA methyltransferase (TrmB)2017

    • 著者名/発表者名
      Tomikawa Chie、Takai Kazuyuki、Hori Hiroyuki
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 163 号: 2 ページ: 133-142

    • DOI

      10.1093/jb/mvx068

    • NAID

      40021471064

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Long and branched polyamines are required for maintenance of the ribosome, tRNAHis and tRNATyr in Thermus thermophilus cells at high temperatures2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakashima, R. Yamagami, C. Tomikawa, Y. Ochi, T. Moriya, H. Asahara, D. Fourmy, S. Yoshizawa, *T. Oshima, and *H. Hori
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 22 号: 7 ページ: 628-645

    • DOI

      10.1111/gtc.12502

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Transfer RNA methyltransferases with a SpoU-TrmD (SPOUT) fold and their modified nucleosides in tRNA2017

    • 著者名/発表者名
      H. Hori
    • 雑誌名

      Biomolecules

      巻: 7 号: 1 ページ: 23-23

    • DOI

      10.3390/biom7010023

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Long and branched polyamines are required for maintenance of the ribosome, tRNAHis, and tRNATyr in Thermus thermophilus cells at high temperatures2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakashima, R. Yamagami, C. Tomikawa, Y. Ochi, T. Moriya, H. Asahara, D. Fourmy, S. Yoshizawa, T. Oshima and H. Hori
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The folate/FAD-dependent tRNA methyltransferase (TrmFO) from Thermus thermophilus regulates the other modifications in tRNA at low temperatures2016

    • 著者名/発表者名
      R. Yamagami, C. Tomikawa, N. Shigi, A. Kazayama, S. Asai, H. Takuma, A. Hirata, D. Fourmy, H. Asahara, K. Watanabe, S. Yoshizawa and H. Hori
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 21 号: 7 ページ: 740-754

    • DOI

      10.1111/gtc.12376

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structural and functional analyses of the archaeal tRNA m2G/m22G10 methyltransferase aTrm11 provide mechanistic insights into the site specificity of a tRNA methyltransferase that contains common RNA-binding modules.2016

    • 著者名/発表者名
      A. Hirata, S. Nishiyama, T. Tamura, A. Yamauchi, and H. Hori
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Res.

      巻: 44 号: 13 ページ: 6377-6390

    • DOI

      10.1093/nar/gkw561

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 高度好熱菌の長鎖・分岐鎖ポリアミンは、高温環境下でのリボソーム、tRNAHis、tRNATyrの維持に必要である2018

    • 著者名/発表者名
      中嶋美沙、山上龍太、冨川千恵、越智裕貴、森屋利幸、朝原治一、Dominique Fourmy、吉澤聡子、大島泰郎、堀 弘幸
    • 学会等名
      第20回日本RNA学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 大腸菌tRNA (Gm18) メチル化酵素(TrmH)の基質tRNA選択システム2018

    • 著者名/発表者名
      河野 陽、伊藤亜沙子、山上龍太、平田 章、堀 弘幸
    • 学会等名
      第20回日本RNA学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Long and branced polyamines are required for maintenance of 70S ribosome, tRNAHis, and tRNATyr in Thermus thermophilus2018

    • 著者名/発表者名
      Nakashima, M., Yamagami, R., Tomikawa, C., Ochi, Y., Moriya, T., Asahara, H., Fourmy, D., Yoshizawa, S., Oshima, T. and Hori, H.
    • 学会等名
      27th tRNA Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アーキアtRNAメチル化酵素・Trm56の基質tRNA特異性の解明2018

    • 著者名/発表者名
      福本修平、長谷川貴洋、河村卓哉、堀 弘幸
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] hermus thermophilusの長鎖・分岐鎖ポリアミンは、高温環境下でのリボソーム、tRNAHis、tRNATyrの維持に必要である2018

    • 著者名/発表者名
      中嶋美沙、山上龍太、冨川千恵、越智裕貴、森屋利幸、朝原治一、Fourmy D, 吉澤聡子、大島泰郎、堀 弘幸
    • 学会等名
      日本ポリアミン学会第9回年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] RNAメチル化酵素とメチル化ヌクレオシドの構造と機能の多様性2017

    • 著者名/発表者名
      堀 弘幸
    • 学会等名
      東京大学新領域創成科学研究科メディカル情報生命専攻大学院講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] RNAメチル化酵素とその修飾ヌクレオシドの多様性2017

    • 著者名/発表者名
      堀 弘幸
    • 学会等名
      大阪市立大学大学院工学研究科化学生物系専攻セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 好熱好酸性古細菌Thermoplasma acidophilumのアーケオシン tRNA グアニントランスグリコシラーゼは、tRNAの13位、15位のグアニンに作用するマルチサイト特異性酵素である2017

    • 著者名/発表者名
      河村卓哉、平田 章、大野 敏、能村友一朗、長野倫子、行木信一、横川隆志、堀 弘幸
    • 学会等名
      第19回日本RNA学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 好熱好酸性古細菌Thermoplasma acidophilum Trm56の分析2017

    • 著者名/発表者名
      長谷川貴洋、福本修平、河村卓哉、堀 弘幸
    • 学会等名
      第19回日本RNA学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 大腸菌tRNA(Gm18)メチル化酵素(TrmH)のX線結晶構造とその基質tRNA選択システム2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤亜沙子、山上龍太、河野 陽、平田 章、堀 弘幸
    • 学会等名
      第19回日本RNA学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Thermoplasma acidophilum tRNAにおける4-チオウリジンの生合成経路2017

    • 著者名/発表者名
      上田隼也、松本奈津実、河村卓哉、堀 弘幸
    • 学会等名
      ConBio2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] デオキシリボザイムを用いた長鎖RNA切断法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      上崎晃輔、荒川静花、堀 弘幸
    • 学会等名
      ConBio2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 真核生物tRNAメチル化酵素Trm7-Trm734複合体の活性発現メカニズムの構造基盤2017

    • 著者名/発表者名
      平田 章、岡田圭祐、吉井一晃、白石裕之、西條慎也、清水伸隆、堀 弘幸
    • 学会等名
      ConBio2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 古細菌Thermoplasma acidophilum tRNALeuのアンチコドン1文字目修飾に関わるタンパク質複合体調製法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      玉井 章悟 、東口 実結、河村 卓哉、坂口 裕理子、安楽 遼 、鈴木 勉、堀 弘幸
    • 学会等名
      ConBio2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] tRNA(Gm18)メチル化酵素(TrmH)のX線結晶構造とその基質tRNA認識機構2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤亜沙子、山上龍太、平田 章、堀 弘幸
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 高度好熱菌Thermus thermophilusの長鎖・分岐鎖ポリアミンは主に高温環境下でのリボソームの維持に必要である2016

    • 著者名/発表者名
      Misa Nakashima, Ryota Yamagami, Yuki Ochi, Chie Tomikawa, Toshiyuki Moriya, Dominique Fourmy, Satoko Yoshizawa, Tairo Oshima, and Hiroyuki Hori
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 超好熱性アーキアThermococcus kodakarensis KOD1由来RNA m5C修飾酵素の構造機能解析2016

    • 著者名/発表者名
      山内綾乃、平田 章、前田雄太、堀 弘幸
    • 学会等名
      極限環境生物学会2016年度(第17回)年会
    • 発表場所
      東京工業大学、横浜
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] The long and branched polyamines of Thermus thermophilus, an extremely thermophilic eubacterium, are required for maintenance of ribosome at high temperatures.2016

    • 著者名/発表者名
      Misa Nakashima, Ryota Yamagami, Yuki Ochi, Chie Tomikawa, Toshiyuki Moriya, Dominique Fourmy, Satoko Yoshizawa, Tairo Oshima, and Hiroyuki Hori
    • 学会等名
      Extremophiles 2016
    • 発表場所
      Kyoto University, Kyoto
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural and functional analyses reveal mechanistic insight into a site specificity of the archaeal tRNA m2G/m22G10 methyltransferase (aTrm11)2016

    • 著者名/発表者名
      Akira Hirata, Seiji Nishiyama, Toshihiro Tamura, Ayano Yamauchi and Hiroyuki Hori
    • 学会等名
      Extremophiles 2016
    • 発表場所
      Kyoto University, Kyoto
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multisite-specific archaeosine tRNA-guanine transglycosylase (ArcTGT) from Thermoplasma acidophilum, a thermo-acidophilic archaeon2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kawamura, Akira Hirata, Satoshi Ohno, Yuichiro Nomura, Tomoko Nagano, Nobukazu Nameki, Takashi Yokogawa, and Hiroyuki Hori
    • 学会等名
      tRNA 26th Conference
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アーキアtRNA (m2G10/m22G10) メチル基転移酵素arcTrm11の基質認識機構に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      平田 章、西山聖示、田村俊浩、山内綾乃、堀 弘幸
    • 学会等名
      第29回日本Archaea研究会
    • 発表場所
      東洋大学、東京
    • 年月日
      2016-07-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Thermoplasma acidophilum 細胞抽出液中には、tRNAの4-チオウリジン合成に関わる新たな因子が存在する2016

    • 著者名/発表者名
      上田隼也、松本奈津実、河村卓哉、堀 弘幸
    • 学会等名
      第29回日本Archaea研究会
    • 発表場所
      東洋大学、東京
    • 年月日
      2016-07-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Structural and functional analyses reveal mechanisitic insight into a site specifity of the archaearl tRNA methyltransferase2016

    • 著者名/発表者名
      Akira Hirata, Seiji Nishiyama, Toshihiro Tamura, Ayano Yamauchi and Hiroyuki Hori
    • 学会等名
      RNA 2016
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center, Kyoto
    • 年月日
      2016-06-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Substrate tRNA recognition mechanism of eubacterial tRNA (m1A58) methyltransferase (TrmI)2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Takuma, Natsumi Ushio, Masayuki Minoji, Ai Kazayama, Naoki Shigi, Akira Hirata, Chie Tomikawa, Anna Ochi, and Hiroyuki Hori
    • 学会等名
      RNA 2016
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center, Kyoto
    • 年月日
      2016-06-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] Modified Nucleic Acids in Biology and Medicine2016

    • 著者名/発表者名
      H. Hori, R. Yamagami and C. Tomikawa
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 応用生物化学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.ach.ehime-u.ac.jp/bchem/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [備考] 応用生物化学研究室HP

    • URL

      http://www.ach.ehime-u.ac.jp/bchem/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-08-19  

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