| 研究課題/領域番号 |
19K06518
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分43020:構造生物化学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
横山 武司 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (20719447)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | クライオ電子顕微鏡 / 翻訳 / 転写 / リボソーム / RNAポリメラーゼ / RNA / 単粒子解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
セントラルドグマにおける「転写」それに続く「翻訳」は、遺伝情報を基に様々な機能をもったタンパク質を合成する、生命にとって根源的な役割を担っている。原核生物では、「転写」「翻訳」のマシナリーは細胞質内で空間的に共存し、相互作用しながら正確で効率的な遺伝子発現機構を維持していることが明らかになっている。本研究では、クライオ電子顕微鏡技術を用いることで、この転写翻訳がどのように制御されているかという仕組みを解き明かす。特に、RNAポリメラーゼから表出した新生RNAがどのようにリボソームに取り込まれ、翻訳が開始される様子を可視化することで、転写を翻訳が追いかける様子の詳細を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
セントラルドグマにおいて、DNAに保存された遺伝情報をRNAに写しとる「転写」、その後 RNA上にコードされた核酸配列を、タンパク質を構成するアミノ酸の配列へと変換する「翻訳」は、遺伝子発現の根源を担う重要な過程である。原核生物では、これらの反応は共に細胞質で行われるため、転写、翻訳に関わるマシナリーは空間的に近接し、協調的に働いている。本研究課題では、転写を司るRNAポリメラーゼと翻訳を司るリボソームが協調して機能する様子を、クライオ電子顕微鏡単粒子解析を用いることで、構造機能相関を明らかにした。RNAポリメラーゼから表出したmRNAがリボソームに取り込まれる様子を高分解能で可視化した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は生命の根幹を担うセントラルドグマにおいて、超分子複合体がどのように機能するのかを解明するため、生物学的に非常に重要な課題に取り組んでいると言える。また原核生物特有のシステムであることから、ヒトの生命システムに影響を与えない副作用のない抗菌化合物の開発に有用な情報を取得出来るため、創薬に資する社会的意義のある研究であると言える。
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