RNA鎖の連結に関与する酵素群の同定とその性状解析

• 研究課題/領域番号: 22370066
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 分子生物学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 金井 昭夫 慶應義塾大学, 環境情報学部, 教授 (60260329)
• 研究協力者: 慶應義塾大学, 大学院, 学生 ; 慶應義塾大学, 先端生命科学研究所, 技術員
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円); 2012年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2011年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2010年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
• キーワード: RNA連結 / RNAリガーゼ / 超好熱性アーキア / 再構成系 / tRNA / アーキア / 生化学 / 分子生物学 / プロテアーゼ / トランスポゾン / 複合体 / Pyrococcus furiosus / RNA ligase / RNAプロセシング / イントロン / tRNA前駆体 / 組換え体酵素

研究概要

超好熱性アーキアであるPyrococcus furiosusをモデル生物として用い、同アーキア由来でRNA鎖の連結に関わると考えられる3種の酵素に対応する遺伝子を単離し、その組換え体タンパク質を大腸菌にて産生、精製した。これらは、我々が発現クローニング法にて見いだした(a)2'-5' RNAリガーゼ様のPF0027タンパク質。また既に報告がある酵素のホモログとして同定した(b) T4 RNAリガーゼタイプのPF0353タンパク質、及び(c) RtcBリガーゼタイプのPF1615タンパク質である。さらに、これらの酵素と関連する複数の遺伝子を単離し、その組換え体タンパク質を用いて試験管内のRNA連結反応を解析する系を構築した。

研究成果

• [雑誌論文] Alternative genetic code for aminoacids and transfer RNA revisited (2013)
  • 著者名/発表者名: Hamashima, K. and Kanai, A
  • 雑誌名: BioMolecular Concepts 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alternative genetic code for amino acids and transfer RNA revisited (2013)
  • 著者名/発表者名: Hamashima, K.
  • 雑誌名: BioMolecular Concepts 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genomic heterogeneity in a naturalarchaeal population suggests a modelof tRNA gene disruption (2012)
  • 著者名/発表者名: Sugahara, J., Fujishima, K., Nunoura,T., Takaki, Y., Takami, H., Takai, K.,Tomita, M. and Kanai, A
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7(3) 号: 3 ページ: e32504-e32504
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0032504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metatranscriptomic analysis ofmicrobes in an ocean-front deepsubsurface hot spring reveals novelsmall RNAs and type-specific tRNAdegradation. (2012)
  • 著者名/発表者名: Murakami, S., Fujishima, K., Tomita,M. and Kanai, A
  • 雑誌名: Applied andEnvironmental Microbiology 巻: 78(4) 号: 4 ページ: 1015-1022
  • DOI: 10.1128/aem.06811-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nematode-specific tRNAsthat decode an alternative geneticcode for leucine. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hamashima, K., Fujishima, K., Masuda,T., Sugahara, J., Tomita, M. and Kanai,A.
  • 雑誌名: Nucleic AcidsResearch 巻: 40(8) 号: 8 ページ: 3653-3662
  • DOI: 10.1093/nar/gkr1226
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novelthree-unit tRNA splicingendonuclease found in ultrasmallarchaea possesses broad substratespecificity. (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujishima, K., Sugahara, J., Miller,CS., Baker BJ., Di Giulio, M., Takesue,K., Sato, A., Tomita, M., Banfield, JF.and Kanai, A.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 39(22) 号: 22 ページ: 9695-9704
  • DOI: 10.1093/nar/gkr692
  • 査読あり
• [雑誌論文] GTP-dependent RNA 3'-terminalphosphate cyclase from thehyperthermophilic archaeonPyrococcus furiosus. (2011)
  • 著者名/発表者名: Sato, A., Soga, T., Igarashi, K.,Takesue, K., Tomita, M. and Kanai, A
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 16 号: 12 ページ: 1190-1199
  • DOI: 10.1111/j.1365-2443.2011.01561.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insights into the evolution ofarchaea and eukaryotic proteinmodifier systems reveled by thegenome of a novel archaeal group (2011)
  • 著者名/発表者名: Nunoura, T., Takaki, Y., Kakuta, J.,Nishi, S., Sugahara, J., Kazama, H.,Chee, G.-J., Hattori, M., Kanai, A.,Atomi, H., Takai, K. and Takami, H.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 39 (8) 号: 8 ページ: 3204-3223
  • DOI: 10.1093/nar/gkq1228
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insights into the evolution of archaea and eukaryotic protein modifier systems revealed by the genome of a novel archaeal group. (2011)
  • 著者名/発表者名: 布浦拓郎, 他
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: (掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tri-split tRNA: 超好酸好熱性アーキアから発見された3つの遺伝子に分断されたtRNA (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤島皓介、菅原潤一、金井昭夫
  • 雑誌名: 生化学 巻: Vol.82, No.7 ページ: 606-612
  • URL: http://www.jbsoc.or.jp/event/magazine/pdf/82-07-04.pdf
• [雑誌論文] Tri-split tRNA:超好酸好熱性アーキアから発見された三つの遺伝子に分断されたtRNA (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤島皓介, 他
  • 雑誌名: 生化学 巻: 82 ページ: 606-612
• [学会発表] アーキアにおけるtRNA遺伝子の多様性と進化シンポジウム4SY21 アーキア研究から見える遺伝情報伝達系の保存性と多様性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 金井昭夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2013年度大会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] アーキアにおけるtRNA遺伝子の多様性と進化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 金井昭夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会 シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
  • 招待講演
• [学会発表] 超好熱性アーキアPyrococcus furiosusにおける3タイプのRNAリガーゼと試験管内tRNA断片連結再構成系の構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤朝子、増田豪、冨田勝、伊藤隆、金井昭夫
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] アーキアの進化的位置づけとtRNA遺伝子の分子進化 ワークショップ6 生物進化への新しいアプローチ (2012)
  • 著者名/発表者名: 金井昭夫
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] Molecular evolution of disruptedtransfer RNA genes and their intronsin Archaea. (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Kanai
  • 学会等名: 16th Evolutionary BiologyMeeting at Marseilles
  • 発表場所: France
• [学会発表] 真核生物の変則tRNA遺伝子群 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金井昭夫
  • 学会等名: 第14回日本進化学会大会ワークショップWS10「遺伝暗号マジック20の起源と進化」
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] A novel three-unit tRNAsplicing endonuclease found in anultrasmall Archaea. RNA2012 (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Fujishima, J. Sugahara, C. S.Miller, B. J. Baker, M. Di Giulio, K.Takesue, A. Sato, M. Tomita, J. F.Banfield and A. Kanai
  • 学会等名: The 17thAnnual Meeting of the RNA Society
  • 発表場所: Michigan, USA
• [学会発表] Characterization of small RNAs byusing a ribosome-enriched fraction inEscherichia coli. RNA2012 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Murakami, Y. Ikeda, E. Noro, M.Tomita, K. Nakahigashi and A. Kanai
  • 学会等名: The 17thAnnual Meeting of the RNA Society
  • 発表場所: Michigan, USA
• [学会発表] Biochemical Characterization ofThree RNA Ligases from theHyperthermophilic ArchaeonPyrococcus furiosus. RNA2012 (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Sato, T. Masuda, M. Tomita, T. Itohand A. Kanai
  • 学会等名: The17th Annual Meeting of the RNA Society
  • 発表場所: Michigan, USA
• [学会発表] Molecular evolution of disrupted transfer RNA genes and their introns in Archaea (2012)
  • 著者名/発表者名: Kanai, A.
  • 学会等名: 16th Evolutionary Biology Meeting at Marseilles
  • 発表場所: France
  • 招待講演
• [学会発表] 真核生物の変則tRNA遺伝子群 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金井昭夫
  • 学会等名: 第14回日本進化学会大会 ワークショップ
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] アーキアの進化的位置づけとtRNA遺伝子の分子進化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金井昭夫
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会 ワークショップ
  • 発表場所: 福岡
  • 招待講演
• [学会発表] Evolution of disrupted transfer RNA genes and their introns in Archaea (2011)
  • 著者名/発表者名: Kanai, A.
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会シンポジウム「A new frontier of computational analysis of functional RNAs」
  • 発表場所: Yokohama, Japan(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] Systematic analysis of non-coding RNAs and their regulatory proteins (2011)
  • 著者名/発表者名: Kanai, A.
  • 学会等名: Multilevel Systems Biology : Genomes, Structures, and Networks大阪大学蛋白質研究所およびiFReC(免疫学フロンティア研究センター)合同セミナー
  • 発表場所: Osaka, Japan(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] 超好熱性アーキアPyrococcus furiosusにおける3種のRNA ligaseの性状解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金井昭夫
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会シンポジウム3S4a「アーキア研究の最前線」
  • 発表場所: 京都(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 機能性RNAとその制御タンパク質から考える生命科学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金井昭夫
  • 学会等名: 富山大学 第72回生命科学先端研究センター学術セミナー
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2011-08-08
• [学会発表] Evolution of disrupted transfer RNAgenes and their introns in Archaea (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Kanai
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会 シンポジウム
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Evolution of disrupted transfer RNAgenes and their introns in Archaea (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Kanai
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会 シンポジウム「A new frontier ofcomputational analysis of functionalRNAs
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Systematic analysis of non-codingRNAs and their regulatory proteins. (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Kanai
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所およびiFReC(免疫学フロンティア研究センター)合同セミナー (Multilevel Systems Biology:Genomes, Structures, and Networks)
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] 超好熱性アーキアPyrococcus furiosusにおける3種のRNA ligaseの性状解析 第84回日本生化学会大会 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金井昭夫、竹末可奈子、佐藤朝子、増田豪、冨田勝
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会 シンポジウム3S4a「アーキア研究の最前線」
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] RNA鎖の末端構造とRNA 連結の酵素について (2011)
  • 著者名/発表者名: 金井昭夫
  • 学会等名: 第10回新しいRNA/RNPを見つける会
  • 発表場所: 沖縄
• [学会発表] 超好熱性アーキアPyrococcusfuriosus 由来 RNA 3`-terminalphosphate cyclaseは GTP依存にリン酸基の環状化を触媒する (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤朝子、曽我朋義、五十嵐香織、竹末可奈子、冨田勝、金井昭夫
  • 学会等名: 日本Archaea研究会 第24回公演会
  • 発表場所: 鶴岡
• [学会発表] Metatranscriptomic analysis ofmicrobial communities in Yunohama Hotspring reveals type-specific tRNAdegradation and novel small RNAs (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Murakami, K. Fujishima, M. Tomita,and A. Kanai
  • 学会等名: RNA2011
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Pre-tRNAプロセシングとsiRNAの制御を結ぶ酵素の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金井昭夫
  • 学会等名: BMB2010第33回日本分子生物学会年会、第83回日本生化学会大会合同大会ワークショップ
  • 発表場所: ポートピアホテル(神戸)
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] RNAのバイオインフォマティックス:構造機能と分子進化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金井昭夫
  • 学会等名: 第20回感染研シンポジウム
  • 発表場所: 国立感染症研究所(東京都)(招待講演)
  • 年月日: 2010-05-21
• [学会発表] 超好熱性アーキアにおける大規模なtRNAイントロン転移現象の進化的考察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤島皓介、菅原潤一、冨田勝、金井昭夫
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会、第83回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] メタゲノム情報に基づくアーキアtRNA遺伝子における分断化過程の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 菅原潤一、藤島皓介、布浦拓郎、高木善弘、高見英人、高井研、冨田勝、金井昭夫
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会、第83回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] Stepwise processing of pre-tRNAcontaining three introns in ahyperthermophilic archaeonThermofilum pendens (2010)
  • 著者名/発表者名: 喜久田薫、菅原潤一、藤島皓介、冨田勝、金井昭夫
  • 学会等名: BMB2010 第33回日本分子生物学会年会、第83回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] Pre-tRNAプロセシングとsiRNAの制御を結ぶ酵素の解析 ワークショップ「機能性RNAとその制御タンパク質から考える生命科学」 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金井昭夫
  • 学会等名: BMB2010 第33回日本分子生物学会年会、第83回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] Large-scale intron transposition hascontributed to the late gain ofintrons in the deep-branching Archaea. (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Fujishima, J. Sugahara, M. Tomitaand A. Kanai
  • 学会等名: The 4th Asian Young ResearchersConference on Computational and OmicsBiology
  • 発表場所: Singapore
• [学会発表] 情報科学と実験科学の手法に基づく機能性RNA研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金井昭夫
  • 学会等名: 第58回日本ウイルス学会学術集会 イブニングシンポジウム「ゲノミクス、情報科学、計算科学とウイルス学」
  • 発表場所: 徳島
• [学会発表] アーキアゲノムにおけるtRNAの多様性と進化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤島皓介、菅原潤一、冨田勝、金井昭夫
  • 学会等名: 日本進化学会 第12回東京大会 ワークショップWS6 ゲノムから見る微生物進化
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] アーキア由来核酸関連酵素におけるRNAとDNAの曖昧な認識について (2010)
  • 著者名/発表者名: 金井昭夫、佐藤朝子、冨田勝
  • 学会等名: 日本進化学会 第12回東京大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 超好熱性アーキアPyrococcus furiosus のPre-tRNAプロセシングに関わる酵素群の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金井昭夫
  • 学会等名: 第23回日本Archaea研究会講演会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Biochemicalcharacterization of a GTP-dependentRNA 3`-terminal phosphate cyclasefrom a hyperthermophilic archaeonPyrococcus furiosus. (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Sato, M. Tomita and A. Kanai
  • 学会等名: RNA2010
  • 発表場所: Seattle, USA
• [学会発表] Large-scale transposition of tRNAintrons in the archaeal orderThermoproteales (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Fujishima, J. Sugahara, M. Tomitaand A. Kanai
  • 学会等名: RNA2010
  • 発表場所: Seattle, USA
• [学会発表] TheOrigin and Evolution of DisruptedtRNA Genes in Archaea (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Fujishima, J. Sugahara, M. Tomitaand A. Kanai
  • 学会等名: Asian Young Researchers Conference on Computational and Omics Biology 2010
  • 発表場所: Taiwan
• [図書] Evolutionary Biology: Exobiologyand Evolutionary Mechanism (2013)
  • 著者名/発表者名: Kanai, A.
  • 出版者: Springer-Verlag Berlin Heidelberg,German
• [図書] Evolutionary Biology (2013)
  • 著者名/発表者名: Kanai, A.
  • 出版者: Springer
• [図書] Archaea: Structure, Habitats andEcological Significanc (2011)
  • 著者名/発表者名: Springer-Verlag Berlin Heidelberg,German
  • 出版者: NovaScience Publishers, Inc. New York
• [図書] Diversity, function and processing of archaeal non-coding RNAs. in "Archaea : Structure, Habitats and Ecological Significance" (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤島皓介, 他
  • 出版者: Nova Science Publishers, Inc.New York