高次生命現象を制御する鋳型非依存的RNA合成酵素の構造と機能

• 研究課題/領域番号: 18H03980
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 富田 耕造 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (00345274)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 43,810千円 (直接経費: 33,700千円、間接経費: 10,110千円); 2021年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円); 2020年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円); 2019年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円); 2018年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
• キーワード: X線結晶構造解析 / タンパク質 / ＲＮＡ / 複合体 / 分子機構 / RNA / X線結晶解析 / 修飾酵素 / プロセシング / 結晶構造解析 / 蛋白質 / 構造 / 機能 / X線 / 構造解析 / 機能解析 / RNA－蛋白質複合体 / X線構造解析 / ノンコーディング / 鋳型非依存 / 機能制御

研究成果の概要

本研究では、高次生命現象を支配する鋳型非依存的ＲＮＡ合成酵素のうち、let7 miRNAの発現を制御するTUT4/7によるポリU付加の分子機構をLin28と相互作用するTUT4/7の領域の構造解析、生化学的解析より明らかにした。また、U6 snRNAの成熟化に関わるTUT1によるポリU付加の分子機構をTUT1とU6 snRNAの複合体構造解析、生化学的解析より明らかにした。RNAのポリA鎖にA/Gミックス鎖を付加するTENT4/Bの構造解析に成功し、ヌクレオチドの特異性に関する知見を得た。また、各種RNA修飾酵素、プロセス酵素の構造決定に成功し、それらの酵素の反応制御機構を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で明らかにしたTUT4/7によるpre-let7のLin28依存的ウリジル化の分子機構はがん抑制作用のあるlet7 miRNAの発現を制御する薬剤開発の基盤になり、また、U6 snRNAの成熟化に関わるTUT1によるウリジル化の分子機構はU6 snRNAの成熟化異常に起因する疾病に対する薬剤の開発の基盤になると期待できる。また、HBCなどのmRNAを安定化させるTENT4A/4Bの特異性の分子機構解明はウイルスの増殖に対する薬剤の開発などの基盤となると期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Mechanistic insights into tRNA cleavage by a contact-dependent growth inhibitor protein and translation factors (2022)
  • 著者名/発表者名: Wang Jing、Yashiro Yuka、Sakaguchi Yuriko、Suzuki Tsutomu、Tomita Kozo
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: - 号: 8 ページ: 4713-4731
  • DOI: 10.1093/nar/gkac228
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reversible RNA phosphorylation stabilizes tRNA for cellular thermotolerance (2022)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Ohira, Keiichi Minowa, Kei Sugiyama, Seisuke Yamashita, Yuriko Sakaguchi, Kenjyo Miyauchi, Ryo Noguchi, Akira Kaneko, Izumi Orita, Toshiaki Fukui, Kozo Tomita,Tsutomu Suzuki
  • 雑誌名: Nature 巻: - 号: 7909 ページ: 372-379
  • DOI: 10.1038/s41586-022-04677-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular basis of glycyl-tRNAGly acetylation by TacT from Salmonella Typhimurium (2021)
  • 著者名/発表者名: Yashiro Y, Zhang C, Sakaguchi Y, Suzuki T, Tomita K.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 37(12) 号: 12 ページ: 110130-110130
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2021.110130
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mechanism of aminoacyl-tRNA acetylation by an aminoacyl-tRNA acetyltransferase AtaT from enterohemorrhagic E. coli. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yashiro Y, Sakaguchi Y, Suzuki T, Tomita K.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 11 号: 1 ページ: 5438-5438
  • DOI: 10.1038/s41467-020-19281-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The tRNA pseudouridine synthase TruB1 regulates the maturation of let‐7 miRNA (2020)
  • 著者名/発表者名: Kurimoto Ryota、Chiba Tomoki、Ito Yoshiaki、Matsushima Takahide、Yano Yuki、Miyata Kohei、Yashiro Yuka、Suzuki Tsutomu、Tomita Kozo、Asahara Hiroshi
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 39 号: 20
  • DOI: 10.15252/embj.2020104708
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Substrate specificities of Escherichia coli ItaT that acetylates aminoacyl-tRNAs. (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhang C, Yashiro Y, Sakaguchi Y, Suzuki T, Tomita K.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 48 ページ: 7532-7544
  • DOI: 10.1093/nar/gkaa487
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mechanistic insights into m6A modification of U6 snRNA by human METTL16 (2020)
  • 著者名/発表者名: Aoyama Tomohiko、Yamashita Seisuke、Tomita Kozo
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: - 号: 9 ページ: 5157-5168
  • DOI: 10.1093/nar/gkaa227
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In vitro yeast reconstituted translation system reveals function of eIF5A for synthesis of long polypeptide (2020)
  • 著者名/発表者名: Abe Taisho、Nagai Riku、Shimazaki Shunta、Kondo Shunta、Nishimura Satoshi、Sakaguchi Yuriko、Suzuki Tsutomu、Imataka Hiroaki、Tomita Kozo、Takeuchi-Tomita Nono
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 167 号: 5 ページ: 451-462
  • DOI: 10.1093/jb/mvaa022
  • NAID: 40022226787
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crystal structure of human cytoplasmic tRNAHis-specific 5′-monomethylphosphate capping enzyme (2020)
  • 著者名/発表者名: Liu Yining、Martinez Anna、Yamashita Seisuke、Tomita Kozo
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 48 号: 3 ページ: 1572-1582
  • DOI: 10.1093/nar/gkz1216
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] アミノアシル転移RNAを標的とするトキシンの活性制御メカニズム (2019)
  • 著者名/発表者名: 八代 悠歌、富田 耕造
  • 雑誌名: 生化学 巻: 91 号: 6 ページ: 810-814
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2019.910810
  • NAID: 40022117305
  • ISSN: 0037-1017
  • 年月日: 2019-12-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crystal structure of the Lin28-interacting module of human terminal uridylyltransferase that regulates let-7 expression (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Seisuke、Nagaike Takashi、Tomita Kozo
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 号: 1 ページ: 1960-1960
  • DOI: 10.1038/s41467-019-09966-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crystal structure of the enterohemorrhagic Escherichia coli AtaT-AtaR toxin-antitoxin complex. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yashiro Y, Yamashita S, Tomita K.
  • 雑誌名: Structure 巻: 27 号: 3 ページ: 476-484
  • DOI: 10.1016/j.str.2018.11.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Function and Regulation of Human Terminal Uridylyltransferases. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yashiro Y, Tomita K.
  • 雑誌名: Front. Genet. 巻: - ページ: 538-551
  • DOI: 10.3389/fgene.2018.00538
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Acetate-dependent tRNA acetylation required for decoding fidelity in protein synthesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi T, Miyauchi K, Sakaguchi Y, Yamashita S, Soma A, Tomita K, Suzuki T
  • 雑誌名: Nature Chemical Biology 巻: 14 号: 11 ページ: 1010-1020
  • DOI: 10.1038/s41589-018-0119-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human BCDIN3D is a cytoplasmic tRNAHis -specific 5'-monophosphate methyltransferase. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomita K & Liu Y.
  • 雑誌名: Front. Genet 巻: - ページ: 305-310
  • DOI: 10.3389/fgene.2018.00305
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Molecular basis for nucleotide selection by tRNA nucleotidyltransferase toxin from Mycobacterium tuberculosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Jun Liu, Yuka Yashiro, Yuriko Sakaguchi, Tsutomu Suzuki, Kozo Tomita
  • 学会等名: RNAフロンティアミーティング2021 (20220303-0304 恩納村, 沖縄
• [学会発表] Mechanistic insights into tRNA cleavage by a contact-dependent growth inhibitor protein and translation factors (2022)
  • 著者名/発表者名: Jing Wang, Yuka Yashiro, Yuriko Sakaguchi, Tsutomu Suzuki, Kozo Tomita
  • 学会等名: RNAフロンティアミーティング2021 (20220303-0304 恩納村, 沖縄
• [学会発表] Mechanistic insight into the m6A modification of RNA by METT-10 from Caenorhabditis elegans (2022)
  • 著者名/発表者名: Jue Ju, Tomohiko Aoyama, Hidehito Kuroyanagi, Kozo Tomita
  • 学会等名: RNAフロンティアミーティング2021 (20220303-0304 恩納村, 沖縄
• [学会発表] Structural and biochemical study of C. elegans METT-10 (2021)
  • 著者名/発表者名: Jue Ju, Tomohiko Aoyama, Hidehito Kuroyanagi, Kozo Tomita
  • 学会等名: 第22回日本RNA学会年会 (20210707-0709 鶴岡、山形）
• [学会発表] Mechanistic analysis of specific tRNA cleavage by the CdiA-CT toxin from enterohemorrhagic Escherichia coli cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Jing Wang, Yuka Yashiro, Yuriko Sakaguchi, Tsutomu Suzuki, Kozo Tomita
  • 学会等名: 第22回日本RNA学会年会 (20210707-0709 鶴岡、山形）
• [学会発表] Mechanism of the selective aminoacyl-tRNA acetylation by TacT from Salmonella Typhimurium (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuka Yashiro, Chuqiao Zhang, Yuriko Sakaguchi, Tsutomu Suzuki, Kozo Tomita
  • 学会等名: 第22回日本RNA学会年会 (20210707-0709 鶴岡、山形）
• [学会発表] Crystal structure of the Lin28-interacting module of human terminal uridylyltransferase that regulates let-7 expression (2019)
  • 著者名/発表者名: 山下征輔、富田 耕造
  • 学会等名: 日本RNA学会年会
• [学会発表] METTL16 の脊椎動物保存領域はU6 snRNA のm6A 修飾を促進する 第21回 日本RNA学会年 (2019)
  • 著者名/発表者名: 青山智彦、山下征輔、富田 耕造
  • 学会等名: 日本RNA学会年会
• [学会発表] Crystal Structure of the Enterohemorrhagic Escherichia coli AtaT-AtaR ToxinAntitoxin Complex (2019)
  • 著者名/発表者名: 八代悠歌、富田 耕造
  • 学会等名: 日本RNA学会年会
• [学会発表] 腸管出血性大腸菌におけるAtaT-AtaRトキシン-アンチトキシン複合体の立体構造の決定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 八代悠歌、富田 耕造
  • 学会等名: 第41回 日本分子生物学会年会
• [学会発表] ヒトTUT4によるLin28依存的なlet7 miRNA抑制の分子構造基盤 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山下征輔、富田 耕造
  • 学会等名: 第41回 日本分子生物学会年会
• [学会発表] Crystal structure of enterohemorrhagic Escherichia coli AtaT-AtaR toxin-antitoxin complex (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuka Yashiro & Kozo Tomita
  • 学会等名: 27th tRNA Conference (2018 9.23-27, Strasbourg, France)
  • 国際学会