原始的硫黄転移系の分子基盤

• 研究課題/領域番号: 20H02901
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分38020:応用微生物学関連
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 秀瀬 涼太 神戸大学, 先端バイオ工学研究センター, 特命准教授 (90610866)
• 研究分担者: 鴫 直樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (20392623) ; 大平 高之 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90727520)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2021年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2020年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
• キーワード: アーキア / 硫黄転移 / ユビキチン様タンパク質 / モリブドプテリン / tRNAチオヌクレオチド / 好熱性アーキア / 原始的硫黄転移系 / 鉄硫黄クラスター / tRNA硫黄化 / 翻訳後修飾

研究開始時の研究の概要

本研究課題では、硫黄が豊富に存在する原始地球環境に誕生した初期生命はどのように硫黄を利用していたのか、そして、どのようにして現在の環境へと適応したのかを学術的「問い」とし、原始生命体に近い種々の好熱性アーキアにおける硫黄転移系や硫黄化機構を体系的に明らかにすることを通じて、原始的硫黄転移系の分子基盤の解明と硫黄転移系の進化モデルを提唱することを目指す。この学術的「問い」が、初期生命が有する代謝系など生命現象の分子基盤の理解へと導くものと考える。

研究成果の概要

超好熱性アーキアThermococcus kodakarensisが持つ３種類のユビキチン様タンパク質（Ubl）TK1065, TK1093, TK2118の機能を解析した。Ubl遺伝子欠損株を用いた解析により、すべてのUblは、モリブドプテリン（MPT）生合成に重要であることが明らかとなった。一方、生育環境中に硫黄が存在する場合、Ubl非依存の硫黄転移系がMPT生合成で機能することを示唆している結果を得た。また、Ublは、T. kodakarensisが持つ4-チオウリジン、2-チオシチジンの硫黄化には関与しないことを発見した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

好熱性アーキアの硫黄転移系の分子機構を解明することは、原始生命体における硫黄転移系や硫黄代謝の理解と生命が硫黄の少ない環境へと適応進化した分子メカニズムの解明に繋がる重要な研究課題といえる。本研究では、好熱性アーキアが持つユビキチン様タンパク質の機能を明らかにしたものであり、原始生命体における硫黄転移系の分子機構の解明に向けた基盤的知見を与えるものである。本研究成果は、微生物学だけでなく、進化生物学的にも意義深い。