| 研究課題/領域番号 |
20K15854
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
小区分45020:進化生物学関連
|
|---|
| 研究機関 | 早稲田大学 (2023)
国立研究開発法人理化学研究所 (2020-2022) |
|---|
研究代表者 |
八木 創太 早稲田大学, 人間科学学術院, 講師(任期付) (10779820)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
|
|---|
| キーワード | タンパク質 / 生命の起源 / RNAポリメラーゼ / 分子進化 / 構造生物学 / タンパク質進化 / フォールディング / タンパク質のフォールディング |
|---|
| 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」反応を司るRNAポリメラーゼの活性ドメインを含め、多くのタンパク質で保存されるβバレフォールドであるDPBBの起源を探る。そのため、本研究では、理論的設計法及びコンピュータデザイン手法により祖先DPBBを実験的に復元し、その機能解析を進める。これにより、汎用的な祖先DPBBフォールドが如何にして誕生し、原始的な生物システムにどのような機能を与えうるかを解明する。
|
| 研究成果の概要 |
本課題では、遺伝子発現システムで働く多くのタンパク質に保存されるβバレル構造の進化を実験的に再現することに成功した。初めに、RNAポリメラーゼの活性コアに存在するβバレル構造DPBBが７種類のアミノ酸からなる約40残基ほどの短いダイマーペプチドから再構成できることを見出した。この単純で短いペプチドは環境条件に従って自然界にはない新たなβバレル構造DZBBも形成すことを発見した。このDZBBはタンパク質進化のミッシングリンクとなる構造であり、OB構造など他のβバレルタンパク質構造へと分岐進化可能であることを明らかにした。これらは、遺伝子発現系の初期進化を明らかにする上で大きな成果だと言える。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
タンパク質の初期進化研究は理論的研究が先行しており、実験的検証が進んでいない状況であった。それに対して、本研究では、遺伝子発現系に関与するRNAポリメラーゼやリボソームタンパク質が持つβバレルタンパク質がどのようにして単純なペプチド配列から進化してきたのか、またβバレル構造の多様化が生じてきたのかを実験的に明らかにしてきた。これらの結果は、将来的に遺伝子発現系がどのように誕生し進化をしてきたかを明らかにする上で実験的な証拠を提供し、生命の起源の理解に大きな貢献が期待できる。
|
