動物の進化におけるミトコンドリアの遺伝暗号とtRNAの共進化の分子機構

• 研究課題/領域番号: 21570242
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 進化生物学
• 研究機関: 東京大学 (2010-2011); 独立行政法人産業技術総合研究所 (2009)
• 研究代表者: 渡辺 公綱 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 名誉教授 (00134502)
• 研究分担者: 横堀 伸一 東京薬科大学, 生命科学部, 講師 (40291702) ; 鴫 直樹 (独)産業技術総合研究所, バイオメディシナル情報研究センター, 研究員 (20392623)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2011年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2009年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 遺伝暗号 / ミトコンドリア / tRNA / 修飾塩基 / 分子進化 / マボヤ / ヤリイカ / 非普遍暗号 / ゲノム解析

研究概要

動物ミトコンドリアではすべての動物門で非普遍暗号の分布状況(コドンとアミノ酸の対応関係)が解明されている。しかしコドンとアンチコドンの対応関係は脊椎動物と線形動物しか明らかにされていない。本研究では遺伝暗号の解読機構の全体像を解明するため、尾索動物(ホヤ)と軟体動物(イカ)について該当するtRNAを単離し、LC/MSで分析することによりこの対応関係を明らかにした。ホヤのtRNATrp、tRNAMet、tRNAGly並びにイカのtRNATrpのアンチコドン1字目に5-タウリノメチルウリジン(. m5U)を発見し、これを含むアンチコドンがAとGで終わるコドンを解読することを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] tRNA modification and genetic code variaitons in animal mitochondria. J (2011)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, K. and Yokobori, S.
  • 雑誌名: Nucleic Acids(Online J.)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic code : introduction(Version 2) (2011)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, K. & S. Yokobori
  • 雑誌名: Encyclopedia of Life Science
  • DOI: 10.1002/9780470015902.a0000809.pub2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Taurine-containing uridine modifications in tRNA anticodons are required to decipher non-universal genetic codes in ascidian mitochondria (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, T., Miyauchi, K., Suzuki, T., Yokobori, S., Shigi, N., Kondow, A., Takeuchi, N., Yamagishi, A. and Watanabe, K.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 286 ページ: 35494-35498
  • 査読あり
• [雑誌論文] Male death resulting from hybridization between subspecies of the gypsy moth (2011)
  • 著者名/発表者名: Higashiura, Y., Yamaguchi, M., Ishihara, M., Ono, N., Tsukagoshi, H., Yokobori, S., Tokishita, S., Yamagata, H. and Fukatsu, T.
  • 雑誌名: Lymantria disapr. Heredity 巻: 106 ページ: 603-613
  • 査読あり
• [雑誌論文] tRNA modification and genetic code variaitons in animal mitochondria (2011)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, K., Yokobori, S.
  • 雑誌名: J.Nucleic Acids (Online J.) 巻: 2011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Taurine-containing uridine modifications in tRNA anticodons are required to decipher non-universal genetic codes in ascidian mitochondria (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki T (第1著者), 他8名
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 286 号: 41 ページ: 35494-35498
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.279810
  • 査読あり
• [雑誌論文] Male death resulting from hybridisation between subspecies of the gypsy moth, Lymantria dispar (2011)
  • 著者名/発表者名: Higashiura, Y., H.Yamaguchi, M.Ishihara, N.Ono, H.Tsukagoshi, S.Yokobori, S.Tokishita, H.Yamagata, T.Fukatsu
  • 雑誌名: Heredity 巻: 106 号: 4 ページ: 603-613
  • DOI: 10.1038/hdy.2010.92
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of genetic code (2010)
  • 著者名/発表者名: Yokobori, S., T. Ueda, & K. Watanabe
  • 雑誌名: Encyclopedia of Life Science 2010
  • DOI: 10.1002/9780470015902.a0000548.pub2
  • URL: http://www.els.net/
  • 査読あり
• [雑誌論文] Repetitive sequences in the lamprey mitochondrial DNA control region and speciation of Lethenteron (2010)
  • 著者名/発表者名: Okada, K., Yamazaki, Y., Yokobori, S., and Wada, H.
  • 雑誌名: Gene 巻: 465 ページ: 45-52
  • NAID: 120007137933
  • 査読あり
• [雑誌論文] The complete mitochondrial genome of Caprella scaaura(Caprellidea) with a note on a unique gene order pattern and duplicated ncontrol region (2010)
  • 著者名/発表者名: Ito, A., Aoki, M., Yokobori, S. and Wada, A.
  • 雑誌名: Mitochondrial DNA 巻: 21 ページ: 183-190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unique features of animal mitochondrial translation systems - The non-universal genetic code, unusual features of the translational apparatus and their relevance to human mitochondrial diseases - (2010)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, K.
  • 雑誌名: Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ａｃａｄｅｍｙ． Ｓｅｒ． Ｂ： Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 巻: 86 号: 1 ページ: 11-39
  • DOI: 10.2183/pjab.86.11
  • NAID: 130000149631
  • ISSN: 0386-2208, 1349-2896
  • 査読あり
• [雑誌論文] A bacterial elongation factor G homolog exclusively functions in ribosome recycling in the spirochaete Borrelia burgdorferi. (2010)
  • 著者名/発表者名: Suematsu, T., S.Yokobori, H.Morita, S.Yoshinari, T.Ueda, K.Kita, N.Takeuchi, Y.Watanabe
  • 雑誌名: Mol.Microbiol. 巻: 75 ページ: 1445-1454
  • 査読あり
• [雑誌論文] Repetitive sequences in the lamprey mitochondrial DNA control region and speciation of Lethenteron. (2010)
  • 著者名/発表者名: Okada, K., Y.Yamazaki, S.Yokobori, H.Wada
  • 雑誌名: Gene 巻: 465 ページ: 45-52
  • NAID: 120007137933
  • 査読あり
• [雑誌論文] The complete mitochondrial genome of Caprella scaura (Caprellidea) with a note on a unique gene order pattern and duplicated control region. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ito, A., M.Aoki, S.Yokobori, H.Wada
  • 雑誌名: Mitochondrial DNA 巻: 21 ページ: 183-190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unique features of animal mitochondrial translation systems-The non-universal genetic code, unusual features of the translational apparatus and their relevance to human mitochondrial diseases- (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺公綱
  • 雑誌名: Proceedings of Japan Academy, Series B 86 ページ: 11-39
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transfer RNA synthesis and regulation (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Toh, H.Hori, K.Tomita, T.Ueda, K.Watanabe
  • 雑誌名: Encyclopedia of Life Sciences (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of the genetic code (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Yokobori, T.Ueda, K.Watanabe
  • 雑誌名: Encyclopedia od Life Sciences (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] α2型グリシルtRNA合成酵素を用いた全生物の分子系統解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 古川龍太郎、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 第37回生命の起源と進化学会学術講演会
  • 発表場所: 高槻
  • 年月日: 2012-03-08
• [学会発表] ロウリガイ類のミトコンドリアゲノム解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小澤元希、島村繁、高木善弘、横堀伸一、前田太郎、丸山正、吉田尊雄
  • 学会等名: ブルーアース2012
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-02-22
• [学会発表] An approach to an early genetic code table inferred from decoding system of non-universal genetic codes in animal mitochondria (2011)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, K., Yokobori, S., Suzuki, T.
  • 学会等名: Symposium on behalf of Tom RhajBhandary
  • 発表場所: Bangalore, India(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-19
• [学会発表] An approach to an early genetic code table inferred from decoding system of non-universal genetic codes in animal mitochondria (2011)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, K., Yokobori, S. and Suzuki, T.
  • 学会等名: Symposium on behalf of Tom RajBhandary(招待講演) Bangalore
  • 発表場所: India
  • 年月日: 2011-12-17
• [学会発表] molecular phylogeny of urochordates and evolution of mitochondrial genetic code in urochordate mitochondria (2011)
  • 著者名/発表者名: Yokobori, S., Watanabe, K. and Yamagishi, A.
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] 深海性二枚貝シロウリガイ類のミトコンドリアゲノム解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小澤元希、島村繁、高木善弘、横堀伸一、丸山正、吉田尊雄
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] Molecular phylogeny of urochordates and evolution of mitochondrial genetic code in urochordate mitochondria (2011)
  • 著者名/発表者名: Yokobori, S., Watanabe, K., Yamagishi
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年回
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] マイコプラズマtRNA修飾酵素が主導する遺伝暗号解読の進化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 別所義隆、北村彩、Henri Grosjean、横堀伸一
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年回
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] 深海性二枚貝シロウリガイ類のミトコンドリアゲノム解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小澤元希、島村繁、高木善弘、横堀伸一、丸山正、吉田尊雄
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年回
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] tRNAから見た遺伝暗号の進化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 横堀伸一
  • 学会等名: 第4回アストロバイオロジーネットワークワークショップ
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2011-11-27
• [学会発表] ミトコンドリア翻訳伸長因子EF-Gの多様性:リボソームサブユニット解離活性を「再構築」した植物ミトコンドリアEF-G? (2011)
  • 著者名/発表者名: 末松卓真、渡邊修、横堀伸一、北潔、渡邊洋一
  • 学会等名: 第84回日本生化学会年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] ミトコンドリア翻訳伸長因子EF-Gの多様性:リボソームサブユニット解離活性を「再獲得」した植物ミトコンドリアEF-G? (2011)
  • 著者名/発表者名: 末松卓真、渡邊修、横堀伸一、北潔、渡邊洋一
  • 学会等名: 第84回日本生化学会年回
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] ミトコンドリアゲノムに基づく尾索動物の分子系統解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大曾根祐、廣瀬裕一、和田洋、西川淳、倉橋敦、山岸明彦、横堀伸一
  • 学会等名: 動物学会
  • 発表場所: 旭川、北海道
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 尾索動物ミトコンドリア遺伝暗号の進化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 横堀伸一、山岸明彦、渡辺公綱
  • 学会等名: 日本進化学会第13回年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-07-31
• [学会発表] 尾索動物ミトコンドリア遺伝暗号の進化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 横堀伸一、山岸明彦、渡辺公綱
  • 学会等名: 日本進化学会第13回年回
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-07-31
• [学会発表] α2グリシルtRNA合成酵素を用いた全生物の分子系統解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 古川龍太郎、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 日本進化学会第13回年回
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-07-30
• [学会発表] 翻訳伸長因子を用いた生命の初期進化の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金武舞、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 日本進化学会第13回年回
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-07-30
• [学会発表] Unique characteristics of ascidian mitochondrial tRNAs involved in deciphering the non-universal genetic codes and an initiator tRNA corresponding to AUG codon (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, T., Miyauchi, K., Suzuki, T., Yokobori, S., Shigi, N., Kondow, A., Takeuchi, N., Yamagishi, A. and Watanabe, K.
  • 学会等名: RNA2011
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-06-17
• [学会発表] Tryptophanyl-tRNA synthetase for the Mycoplasma deviant genetic code (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitamura, A., H.M. Sasaki, K.Higashijima, M.Nishimoto, T.Sengoku, S.Yokobori, S.Yokoyama, Y.Bessho
  • 学会等名: RNA2011
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-06-17
• [学会発表] Decoding the four CGN codons as arginine in mycoplasmas (Mollicutes) : possible role of partial deamination of the wobble adenosine into inosine in anticodon of tRNA ^<Arg>(ACG) (2011)
  • 著者名/発表者名: Yokobori S., A.Kitamura, H.Grosjean, Y.Bessho
  • 学会等名: RNA2011
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-06-17
• [学会発表] Unique characteristics of ascidian mitochondrial tRNAs : Existence of 5-taurinometylyuridine-containing tRNAs involved in deciphering the non-universal genetic codes and an initiator tRNA corresponding to AUG codon (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, T., K.Miyauchi, N.Shigi, A.Kondoh, N.Takeuchi, T.Suzuki, A.Yamagishi, S.Yokobori, K.Watanabe
  • 学会等名: RNA2011
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-06-17
• [学会発表] ミトコンドリアtRNAの解析から見た遺伝暗号の進化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 横堀伸一、山岸明彦、渡辺公綱
  • 学会等名: 第37回生命の起源と進化学会学術講演会
  • 発表場所: 高槻
  • 年月日: 2011-03-08
• [学会発表] シロウリガイ類のミトコンドリアゲノム解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小澤元希、島村繁、高木善弘、横堀伸一、前田太郎、丸山正、吉田尊雄
  • 学会等名: ブルーアース2012
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-02-22
• [学会発表] Strategy of decoding system in Mycoplasma possessing nearly minimal genomes (2010)
  • 著者名/発表者名: Yokobori, S., Kitamura, A., Grosjean, H., Y.Bessho
  • 学会等名: BMB2010
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] 遺伝暗号の進化:ミトコンドリア遺伝情報系をモデルとして (2010)
  • 著者名/発表者名: 横堀伸一
  • 学会等名: 第3回アストロバイオロジーネットワーク・ワークショップ
  • 発表場所: 多摩
  • 年月日: 2010-10-31
• [学会発表] 尾索動物ミトコンドリア構造多様性の進化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大曾根祐、倉持祐吾、和田洋、倉橋敦、廣瀬裕一、西川淳、山岸明彦、横堀伸一
  • 学会等名: 第81回動物学会年会
  • 発表場所: 駒場
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] リボソーム再生過程に特化したバクテリアのEF-Gホモログの発見 (2010)
  • 著者名/発表者名: 末松卓真、横堀伸一、森田寛幸、吉成茂夫、上田卓也、北潔、竹内野乃、渡邊洋一
  • 学会等名: 第12回RNA学会年会
  • 発表場所: 一ツ橋記念講堂
  • 年月日: 2010-07-28
• [学会発表] ミトコンドリアゲノムに基づく尾索動物の分子系統解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横堀伸一、大曽根祐、倉林敦、西川淳、広瀬裕一、山岸明彦
  • 学会等名: 日本動物学会年会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2009-09-22
• [学会発表] ミトコンドリアゲノムに基づく尾索動物の分子系統解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横堀伸一、大曾根祐、倉橋敦、西川淳、廣瀬裕一、山岸明彦
  • 学会等名: 第80回日本動物学会年会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2009-09-19
• [学会発表] Complete nucleotide sequences of mitochondrial genomes of two salps Ritteriella amboinensis and R. picteri (2009)
  • 著者名/発表者名: Ohsone, Y., Wada, H., Nishikawa, J., Kurabayashi, A., Hirose, E., Yamagishi, A. and Yokobori, S.
  • 学会等名: The 5th International Tunicate Meeting
  • 発表場所: Okinawa
  • 年月日: 2009-06-22
• [学会発表] Molecular phylogeny of Urochordata(Tunicata)based on complete mitochondrial genome sequences and 18S rRNA gene sequences. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yokobori, S., A.Kurabayashi, J.Nishikawa, Y.Ohsone, A.Yamagishi, E.Hirose
  • 学会等名: The 5th International Tunicate Meeting
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2009-06-22
• [学会発表] Complete nucleotide sequences of mitochondrial genomes of two salps Ritteriella amboinensis and R.picteti (2009)
  • 著者名/発表者名: Ohsone, Y., H.Wada, J.Nishikawa, A.Kurabayashi, E.Hirose, A.Yamagishi, S.Yokobori
  • 学会等名: The 5th International Tunicate Meeting
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2009-06-22
• [学会発表] Molucular phylogeny of Urochordata(Tunicata) based on complete mitochondrial genome sequences and 18S rRNA gene sequences. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yokobori, S., Kurabayashi, A., Nishikawa, J., Ohsone, Y., Yamagishi, A. and Hirose, E.
  • 学会等名: The 5th International Tunicate Meeting
  • 発表場所: Okinawa
  • 年月日: 2009-06-21
• [図書] 生命化学II遺伝子の働きとその応用第2版 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡辺公綱・姫野俵太著
  • 総ページ数: 269
  • 出版者: 丸善出版
• [図書] 生命化学II遺伝子の働きとその応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡辺公綱・姫野俵太
  • 出版者: 丸善出版(株)
• [図書] 生命化学II 改訂版 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡辺公綱・姫野俵太
  • 総ページ数: 269
  • 出版者: 丸善(株)出版事業部