転移ＲＮＡの硫黄修飾塩基の生合成とその制御機構

• 研究課題/領域番号: 24570173
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 鴫 直樹 独立行政法人産業技術総合研究所, 創薬基盤研究部門, 主任研究員 (20392623)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 核酸 / タンパク質 / tRNA / RNA転写後修飾 / 酵素 / 硫黄転移反応 / タンパク質翻訳後修飾 / 好熱菌 / sulfur / ubiquitin / thermophile

研究成果の概要

RNAは転写後にスプライシングや修飾などのプロセシングを経て成熟し機能を発揮する。本研究では立体構造の安定化やコドン認識に関わるtRNAの硫黄修飾塩基の生合成機構の解明を目的とした。本研究では好熱性細菌をモデル系として試験管内での硫黄化反応を再構成し、定量的に反応を解析した。まず硫黄化酵素TtuAには補酵素が結合し、それが酵素活性に重要であることがわかった。共同研究により補酵素の種類と状態を分光法により決定し機能を推定した。また変異TtuAタンパク質を用いて、補酵素やATPの結合と硫黄転移反応に必要な残基を特定した。以上の結果と立体構造情報から新規な反応機構を提案した。

研究成果

• [雑誌論文] ユビキチン修飾系の起源はRNAの硫黄修飾系? (2014)
  • 著者名/発表者名: 鴫 直樹
  • 雑誌名: 生物工学会誌 巻: 92巻 ページ: 364-364
• [雑誌論文] Biosynthesis and functions of sulfur modifications in tRNA (2014)
  • 著者名/発表者名: 鴫 直樹
  • 雑誌名: Frontiers in Genetics 巻: 5巻67号 ページ: 1-11
  • DOI: 10.3389/fgene.2014.00067
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallographic and mutational studies on the tRNA thiouridine synthetase TtuA (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Nakagawa
  • 雑誌名: Proteins:Structure, function, and bioinformatics 巻: Epub ahead of print 号: 7 ページ: 1232-1244
  • DOI: 10.1002/prot.24273
  • 査読あり
• [雑誌論文] 好熱性真正細菌におけるtRNA硫黄修飾塩基とユビキチン類似翻訳後修飾 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鴫 直樹
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: 71 ページ: 146-149
  • NAID: 10031159698
• [学会発表] Elucidating of the novel tRNA posttranscriptional modification mechanism (2014)
  • 著者名/発表者名: 陳 明皓、奈良井 峻、大村 直毅、田中 良和、鴫 直樹、田中 勲、姚 閔
  • 学会等名: 2nd Internatiolnal Life-Science Symposium
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 年月日: 2014-10-23
• [学会発表] 好熱菌tRNA硫黄修飾塩基の生合成機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中川 裕文、倉谷 光央、伊藤(後藤) 桜子、伊藤 拓宏、桂 一茂、寺田 貴帆、白水 美香子、関根 俊一、鴫 直樹、横山 茂之
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都国際会議場（京都市）
  • 年月日: 2014-10-18
• [学会発表] tRNA リボウリジンの2-チオ化修飾酵素の結晶構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 陳 明皓、大村 直毅、田中 良和、鴫 直樹、田中 勲、姚 閔
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 広島国際会議場(広島市)
• [学会発表] 原核生物のユビキチン類似翻訳後修飾現象の機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鴫 直樹
  • 学会等名: LS-BT合同研究発表会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所(つくば市)
• [学会発表] tRNA硫黄修飾塩基の生合成機構とユビキチン類似翻訳後修飾 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鴫 直樹
  • 学会等名: 第86回 日本生化学会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜 (横浜市)
• [学会発表] Crystallographic and mutational studies on the tRNA thiouridine synthetase TtuA (2013)
  • 著者名/発表者名: 中川 裕文、倉谷 光央、伊藤(後藤) 桜子、伊藤 拓宏、桂 一茂、寺田 貴帆、白水 美香子、関根 俊一、鴫 直樹、横山 茂之
  • 学会等名: The 9th International Symposium on Aminoacyl-tRNA Synthetases
  • 発表場所: Hakone, Japan
• [学会発表] 好熱菌tRNA硫黄修飾塩基の生合成機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中川 裕文、倉谷 光央、伊藤(後藤) 桜子、伊藤 拓宏、桂 一茂、寺田 貴帆、白水 美香子、関根 俊一、鴫 直樹、横山 茂之
  • 学会等名: 極限環境生物学会2013年度（第14回）年会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス(川崎市)
• [学会発表] 真正細菌tRNA硫黄修飾塩基の生合成における ユビキチン類似翻訳後修飾の発見 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鴫 直樹
  • 学会等名: LS-BT合同研究発表会
  • 発表場所: つくば
• [学会発表] 真正細菌tRNA硫黄修飾塩基の生合成におけるユビキチン類似翻訳後修飾の発見とその機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鴫 直樹
  • 学会等名: 第14回 日本ＲＮＡ学会年会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] tRNA硫黄修飾酵素TtuAの機能構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中川 裕文
  • 学会等名: 第14回 日本ＲＮＡ学会年会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 真正細菌tRNA硫黄修飾塩基の生合成における ユビキチン類似翻訳後修飾の発見とその機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鴫 直樹
  • 学会等名: 第13回極限環境生物学会年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Crystallographic and mutational studies on the tRNA thiouridine synthetase TtuA (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Nakagawa
  • 学会等名: XXIV tRNA conference
  • 発表場所: Olume (Chile)
• [学会発表] Post-translational modification of cellular proteins by a ubiquitin-like protein in tRNA thiouridine synthesis in Bacteria (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoki Shigi
  • 学会等名: XXIV tRNA conference
  • 発表場所: Olume (Chile)
• [備考] 産業技術総合研究所バイオメディカル研究部門次世代ゲノム機能研究グループ
  • URL: https://unit.aist.go.jp/biomed-ri/ci/rg/gnf-uyeda/gnf-introduction.html
• [備考] tRNAの硫黄修飾塩基の生合成系の解析
  • URL: http://unit.aist.go.jp/birc2/RNA/topix4.html