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複合tRNA修飾酵素の各サブユニットの役割と基質tRNA認識機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H03211
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43030:機能生物化学関連
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 平田 章  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (60527381)
横川 隆志  岐阜大学, 工学部, 教授 (90242304)
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 *注記
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
キーワード酵素 / 核酸 / タンパク質 / RNA
研究開始時の研究の概要

tRNA中には、様々な修飾ヌクレオシドがいろいろな位置に存在します。修飾ヌクレオシドの第一義的な役割はタンパク質合成系の制御ですが、スプライシング、プロセシング、RNAの輸送、分解、RNA干渉ともリンクし、発生・分化、発がん、感染、免疫など高次生命現象にも影響します。tRNA修飾酵素群のRNA認識機構と各タンパク質サブユニットの役割を解明します。tRNA修飾酵素の変異は、ヒト遺伝病の原因となり、感染性微生物の中には、tRNA修飾を感染必須因子とするものもいます。したがって、本研究の成果は、生化学・分子生物学のみにとどまらず、医学、薬学、農学、理学、工学等、多方面へ波及するものです。

研究成果の概要

本課題は、複数のサブユニットからなる複合tRNA修飾酵素の基質tRNA認識機構の解明を目的とした。酵母tRNA10位を2-メチルグアノシンに修飾するTrm11-Trm112複合体は、細胞内に存在する43種のtRNAのうち、20種類しかメチル化しない。研究代表者らは、Trm11-Trm112が、G10-C25塩基対、CCA末端、5ヌクレオチドバリアブル領域、38位周辺の糖リン酸骨格を認識することを発見した。この他、4-チオウリジンの新たな検出法や次世代DNAシーケンサを併用したRNA修飾酵素解析法を考案し、それらのプロトコールを公開し、THUMPドメインに関する総説をまとめた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

21世紀に入り、tRNAの修飾ヌクレオシドと修飾酵素の欠損が50種類以上のヒト遺伝病と関係することが判ってきた。したがって、当該領域は、遺伝病の病態の理解、新たな遺伝子診断法や遺伝子治療法の開発に直結する分野となっている。また、tRNA中の修飾ヌクレオシドや修飾酵素は、コレラ菌、チフス菌、レトロウイルスなどの感染必須因子である。ゆえに、tRNAの修飾ヌクレオシドと修飾酵素の研究は感染性微生物防除の観点からも重要である。複合tRNA修飾酵素は精製酵素による解析が難しく、未解明な問題が多い分野であったが、本研究では複合tRNAメチル化酵素の基質tRNA認識機構を明らかにすることができた。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (7件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Application of mutational profiling: New functional analyses reveal the tRNA recognition mechanism of tRNA m1A22 methyltransferase2023

    • 著者名/発表者名
      Ryota Yamagami, Hiroyuki Hori
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 299 号: 1 ページ: 102759-102776

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2022.102759

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transfer RNA Modification Enzymes with a Thiouridine Synthetase, Methyltransferase and Pseudouridine Synthase (THUMP) Domain and the Nucleosides They Produce in tRNA2023

    • 著者名/発表者名
      Hori Hiroyuki
    • 雑誌名

      Genes

      巻: 14 号: 2 ページ: 382-382

    • DOI

      10.3390/genes14020382

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Functional analysis of tRNA modification enzymes using mutational profiling2023

    • 著者名/発表者名
      Ryota Yamagami, Hiroyuki Hori
    • 雑誌名

      Methods in Enzymology

      巻: - ページ: 69-101

    • DOI

      10.1016/bs.mie.2023.02.021

    • ISBN
      9780443239762
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Required Elements in tRNA for Methylation by the Eukaryotic tRNA (Guanine- N2-) Methyltransferase (Trm11-Trm112 Complex)2022

    • 著者名/発表者名
      Yu Nishida, Shiho Ohmori, Risa Kakizono, Kunpei Kawai, Miyu Mamba, Kazuki Okada, Ryota Yamagami, Akira Hirata, Hiroyuki Hori
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 号: 7 ページ: 4046-4046

    • DOI

      10.3390/ijms23074046

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A selective and sensitive detection system for 4-thiouridine modification in RNA2022

    • 著者名/発表者名
      Sugio Yuzuru、Yamagami Ryota、Shigi Naoki、Hori Hiroyuki
    • 雑誌名

      RNA

      巻: 29 号: 2 ページ: 241-251

    • DOI

      10.1261/rna.079445.122

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Required Elements in tRNA for Methylation by the Eukaryotic tRNA (Guanine-N2-) Methyltransferase (Trm11-Trm112 Complex)2022

    • 著者名/発表者名
      Kumpei Kawai, Yu Nishida, Shiho Ohmori, Risa Kakizono, Miyu Namba, Kazuki Okada, Ryota Yamagami, Akira Hirata, Hiroyuki Hori
    • 学会等名
      第23回日本RNA学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Enzymatic properties of Thermoplasma acidophilum Trm56, which has the longest C-terminal region in the SPOUT RNA methyltransferase superfamily2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hori, Shyuhei Fukumoto, Takahiro Hasegawa, Mami Ototake, Shizuka Moriguchi, Miyu Namba, Ryota Yamagami, Takuya Kawamura, Akira Hirata
    • 学会等名
      第23回日本RNA学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Detection of 4-thiouridine-containing RNAs using chemiluminescence2022

    • 著者名/発表者名
      Yuzuru Sugio, Ryota Yamagami, Hiroyuki Hori
    • 学会等名
      第23回日本RNA学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 化学発光を利用したs4U含有RNAの検出法の応用例2022

    • 著者名/発表者名
      杉尾 譲, 山上龍太, 堀 弘幸
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Escherichia coli tRNA (Gm18) methyltransferase (TrmH) recognizes the location of methylation site (G18) in the D-loop for the selection of substrate tRNA.2021

    • 著者名/発表者名
      Yoh Kohno, Asako Ito, Aya Okamoto, Ryota Yamagami, Akira Hirata, Hiroyuki Hori
    • 学会等名
      第22回日本RNA学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 超好熱性アーキアThermococcus kodakarensis由来tRNA メチル化酵素Trm14の機能解明について2021

    • 著者名/発表者名
      野利本 剛, 空 磨奈伽, 平田 章, 堀 弘幸
    • 学会等名
      第33回日本Archaea研究会講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 超好熱性アーキアThermococcus kodakarensis由来tRNA m2G6 メチル化酵素Trm14の 幅広い基質特異性2021

    • 著者名/発表者名
      野利本 剛, 空 磨奈伽, 平田 章, 堀 弘幸
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 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
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [備考] 愛媛大学応用化学科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
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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