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動物ミトコンドリアにおける遺伝暗号成立基盤の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24370093
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 進化生物学
研究機関東京大学

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 鈴木 勉  東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (20292782)
横堀 伸一  東京薬科大学, 生命科学部, 講師 (40291702)
研究期間 (年度) 2012 – 2016
研究課題ステータス 中途終了 (2016年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2014年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2013年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2012年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワード遺伝暗号 / ミトコンドリア / tRNA / アンチコドン / 動物の進化 / tRNA / 修飾塩基 / 初期遺伝暗号 / tRNA / 分子進化 / 動物ミトコンドリア / 非普遍暗号 / コドン / ウォブル位
研究実績の概要

動物ミトコンドリアでは通常の普遍暗号とは異なる変則暗号を用いていることが知られている。棘皮動物であるウニのミトコンドリアでは、通常LysをコードするAAAコドンがAsnに、通常ストップコドンであるUGAがTrpに、通常ArgのコドンであるAGR(R=A, G)がSerにそれぞれ変化している。これらの変則暗号の成立基盤を解明するために、ミトコンドリアtRNAを単離精製し、質量分析法を用いてアンチコドンの修飾を調べた。キタムラサキウニの卵巣より抽出したtotal RNAを陰イオン交換カラムで粗精製した後に、往復循環クロマトグラフィー法で7種類のミトコンドリアtRNAを精製した。得られたtRNAを各種RNaseで消化した後、キャピラリー液体クロマトグラフィー質量分析法で解析を行った。tRNA^<Asn>はアンチコドン2字目にpseudouridine(Ψ)が見つかり、この修飾がAAAコドンをAsnに解読するしくみであると考えられた。tRNA^<Ser>のアンチコドン1字目から7-methylguanosine(m^7G)が見出され、この修飾がAGRコドンをSerに解読することを可能にすると考えられる。tRNA^<Trp>のアンチコドン1字目から5-taurinomethyl-2-thiouridine(τm^5s^2U)が見つかり、UGAコドンがTrpに解読する機構が明らかとなった。さらに、tRNA^<Lys>から新規の修飾体が見出されたので、現在、その化学構造の同定を行っている。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2016 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (14件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] 翻訳系の誕生と初期進化2016

    • 著者名/発表者名
      横堀伸一
    • 雑誌名

      細胞工学

      巻: 35 ページ: 116-123

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 遺伝暗号は進化する2015

    • 著者名/発表者名
      横堀伸一
    • 雑誌名

      Viva Origino

      巻: 42 ページ: 47-49

    • NAID

      130008124744

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 遺伝暗号は進化する2015

    • 著者名/発表者名
      Yokobori, S.
    • 雑誌名

      Viva Origino

      巻: 3 ページ: 15-19

    • NAID

      130008124744

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Arabidopsis thaliana mitochondrial EF-G1 functions in two different translation steps2014

    • 著者名/発表者名
      Suematsu, T., Watanabe, O., Kita, K. and Yokobori, S.
    • 雑誌名

      J. Biochem.

      巻: 155 号: 2 ページ: 107-114

    • DOI

      10.1093/jb/mvt105

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decoding mechanism of non-universal genetic codes in Loligo bleekeri mitochondria2013

    • 著者名/発表者名
      Ohira T, Suzuki T (第2著者), 他5名
    • 雑誌名

      J . Biol. Chem

      巻: 288 号: 11 ページ: 7645-7652

    • DOI

      10.1074/jbc.m112.439554

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アミノアシルtRNA合成酵素の分子系統解析からみた真核生物の起源とその系統学的位置2015

    • 著者名/発表者名
      古川龍太郎、横堀伸一、中川穂、黒柳拓也、山岸明彦
    • 学会等名
      第16回極限環境生物学会年会
    • 発表場所
      品川
    • 年月日
      2015-11-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 尾索動物Fritillaria haplostomaミトコンドリアゲノム構造2015

    • 著者名/発表者名
      横堀伸一、山岸明彦、西の敦
    • 学会等名
      第86回日本動物学会年会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 後生動物ミトコンドリア遺伝暗号から見た遺伝暗号の進化2015

    • 著者名/発表者名
      横堀伸一、渡辺公綱
    • 学会等名
      第17回日本進化学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-08-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] アミノアシルtRNA合成酵素の分子系統樹から見た真核生物の起源2015

    • 著者名/発表者名
      古川龍太郎、横堀伸一、山岸明彦
    • 学会等名
      地球惑星連合2015年大会
    • 発表場所
      幕張
    • 年月日
      2015-05-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Early evolution of genetic code inferred from extant mitochondrial genetic decoding system.2014

    • 著者名/発表者名
      Yokobori, S. and Watanabe, K.
    • 学会等名
      EANA 2014.
    • 発表場所
      Edinburgh, UK
    • 年月日
      2014-10-13 – 2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] tRNAの進化に基づく動物ミトコンドリア遺伝暗号の多様性2012

    • 著者名/発表者名
      横堀伸一、大平孝之、鈴木健夫、宮内健常、鈴木勉、山岸明彦、渡辺公綱
    • 学会等名
      第85回日本生化学会大会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2012-12-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] メンダコOpishoteuthis depressaミトコンドリアゲノム全塩基配列と頭足綱の分子系統2012

    • 著者名/発表者名
      横堀伸一、玉地学、杉山雄紀、沼波秀樹 丸山正 山岸明彦
    • 学会等名
      第83回動物学会年会
    • 発表場所
      豊中、大阪
    • 年月日
      2012-09-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 動物ミトコンドリアの遺伝暗号の多様性2012

    • 著者名/発表者名
      渡辺公綱、横堀伸一、鈴木勉
    • 学会等名
      第14回日本進化学会年会
    • 発表場所
      南大沢(八王子)
    • 年月日
      2012-08-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] How the non-standard genetic codes are deciphered by tRNA in animal mitochondria? -characterization of mitochondrial tRNAs isolated from a squid Loligo bleekeri2012

    • 著者名/発表者名
      Ohira. T., K. Wiyauchi, T. Suzuki, T. Suzuki, S.Yokobori, A. Yamagishi, K. Watanabe
    • 学会等名
      第14回RNAミーティング
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2012-07-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 遺伝暗号の進化 : ミトコンドリア遺伝情報システムから考える。2012

    • 著者名/発表者名
      横堀伸一
    • 学会等名
      生命の起原夏の学校2012
    • 発表場所
      野田
    • 年月日
      2012-07-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Evolution of urochordate mitochondrial genetic code

    • 著者名/発表者名
      Yokobori, S., Yamagishi, A. and Watanabe, K.
    • 学会等名
      The 7th Tunicate International Meeting
    • 発表場所
      Naples, Italy
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア翻訳系から遺伝暗号の起源を探る

    • 著者名/発表者名
      渡辺公綱、横堀伸一、鈴木勉
    • 学会等名
      第15回RNAミーティング
    • 発表場所
      松山
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 後生動物ミトコンドリア遺伝暗号の進化

    • 著者名/発表者名
      横堀伸一、渡辺公綱、山岸明彦
    • 学会等名
      第15回RNAミーティング
    • 発表場所
      岡山
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 尾索動物ミトコンドリア遺伝暗号の進化

    • 著者名/発表者名
      横堀伸一、別所義隆、渡辺公綱
    • 学会等名
      第84回日本動物学会年会
    • 発表場所
      岡山
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] Chemical Biology of Nucleic Acids: Fundamentals and Clinical Applications2014

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, K. and Yokobori, S.
    • 総ページ数
      599
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
  • [図書] Sequence and genome analysis II-Bacteria, viruses and metabolic pathways2013

    • 著者名/発表者名
      S. Chimnaronk, Y. Bessho and K. Watanabe
    • 出版者
      iConcept Press(印刷中)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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