| 研究課題/領域番号 |
19K21903
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
赤沼 哲史 早稲田大学, 人間科学学術院, 教授 (10321720)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 生命の起源 / タンパク質の起源 / RNA結合 / ATP結合 / 鉄硫黄クラスター / プレバイオティックアミノ酸 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生命の起源に関してRNAワールド仮説が支持を得てきており、「RNAワールドにどのようにタンパク質が誕生したか？」が次の重要な課題となる。本研究では、原始タンパク質が担った機能として、RNA結合、ATP結合、鉄－硫黄クラスター形成を仮定し、これらの機能が原始環境に存在したと推定される少数アミノ酸種から発現可能か検討する。これらの機能の発現に必要な最少アミノ酸種類が、原始環境に存在したと推定されるアミノ酸と一致すれば、これらの機能を原始タンパク質が担った可能性を強く示唆することになる。
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| 研究成果の概要 |
生命誕生以前の原始環境で合成されたアミノ酸から構成された原始タンパク質の機能探索を実施した。特に、RNA結合、ATP結合、鉄－硫黄クラスターを持つタンパク質の構築に必要な少数種類アミノ酸の検討をおこなった。本研究からは、15種類以下のアミノ酸種類で再構成されたタンパク質がRNA結合能を持つことを明らかにした。また、ATP結合活性を持つタンパク質を12種類のアミノ酸で再構成した。さらに、現存の真正細菌および古細菌のフェレドキシンの分子系統解析と推定した祖先アミノ酸配列に基づき、主にプレバイオティックアミノ酸からなる29残基のペプチドの重複による原始フェレドキシンの誕生モデルを確立した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
化学進化実験、隕石の分析などの地球化学的研究から予測された、初期地球に存在したアミノ酸を主要な構成成分として再構成されたタンパク質が発現し得る機能をいくつか示した。また生命の起源に取り組む方法論として、現在のタンパク質から全生物の共通祖先のタンパク質を経てさらに過去へと遡る研究と、化学進化や地球化学的な研究とを結びつけた新しいアプローチを確立した。加えて、分子系統解析を主体としたトップダウン型手法に構成アミノ酸の種類数を系統的に減らしていくアミノ酸組成単純化実験を組み合わせることが、全生物の共通祖先を超えて過去に遡り、タンパク質の起源に取り組むための有効な手段となり得ることを示した。
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