| 研究課題/領域番号 |
21K06032
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分43020:構造生物化学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
寺本 岳大 九州大学, 農学研究院, 助教 (80868993)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | リボヌクレアーゼP / tRNAプロセシング酵素 / クライオ電子顕微鏡単粒子解析 / 収斂進化 / タンパク質構造解析 / クライオ電顕単粒子解析 / リボヌクレアーゼ / tRNA成熟化 / 分子進化 / RNA結合タンパク質 / X線結晶構造解析 / 立体構造解析 / RNA関連タンパク質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生命は進化によって、様々な機能を持つ酵素を生み出してきた。その中でも、リボヌクレアーゼP(RNase P)は、生命に必須のtRNA成熟化に関わる酵素である。このRNase Pは、RNA分子が触媒活性を持つリボザイム型とタンパク質が触媒活性を持つエンザイム型(PRORP)の大きく異なる二種類が存在し、全く同じ酵素反応を担っている。従って、このRNase Pの二種類の反応機構を比較することは、酵素の多様性とダイナミックな分子進化の研究に非常に適している。そこで、本研究では、その比較に必須なPRORP-基質複合体の立体構造を決定し、PRORPの反応機構の構造基盤を原子レベルで解明する。
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| 研究成果の概要 |
生命は進化によって、様々な機能を持つ酵素を生み出してきた。その中でも、リボヌクレアーゼP (RNase P) は、前駆体tRNAから5’側の余剰配列を切断する。このRNase Pは、核酸であるRNA分子が触媒活性を持つRNA型とタンパク質が触媒活性を持つタンパク質型が存在し、全く同じ酵素反応を担っている。従って、この二種類のRNase Pを比較することで、酵素の多様性と分子進化を考察できる。そこで、本研究計画は、その詳細な比較に必須なタンパク質型型RNase PのひとつであるHARPの立体構造をクライオ電子顕微鏡単粒子解析によって決定し、その反応機構の構造基盤を原子レベルで解明した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究によって、酵素の多様性とダイナミックな分子進化を考察することができた。タンパク質とRNAというまったく異なる分子種が、同じ基質（pre-tRNA）を認識するために、原子レベルで類似の基質認識機構を持つことに至った収斂（しゅうれん）進化の例を提供した。RNase Pは、同一の触媒反応をするにもかかわらずさまざまな形態の酵素が存在し、酵素の多様性とのダイナミックな分子進化を示している非常に興味深い酵素である。RNase Pの構造学的知見により、「RNAワールド仮説」を考える上で、どのようにRNAの役割がタンパク質へ移行したのか、タンパク質が機能を持つための生命の戦略も考察できるであろう。
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