１つの細胞が持つ新奇なウイルス防御システムの体系的理解

• 研究課題/領域番号: 25440013
• 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: 分子生物学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 新海 暁男 国立研究開発法人理化学研究所, 横山構造生物学研究室, 先任研究員 (10391989)
• 連携研究者: 上利 佳弘 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, 特別研究員 (50469889)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2013年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: CRISPR-Cas / 獲得免疫 / 超分子複合体 / 電子顕微鏡構造 / タンパク質 / 低分子RNA / リボヌクレアーゼ / Thermus thermophilus / 国際情報交換（オランダ、アメリカ） / CRISPR-Casシステム

研究成果の概要

CRISPR-Cas系は細菌特有の獲得免疫系で、ウイルスのDNAやRNA等、細菌に侵入してきた核酸を分解する。高度好熱菌Thermus thermophilus株が持つ数種類のCRISPR-Cas系のうちの2種類を構成する2つの超分子複合体の構造と機能を解析した結果、両複合体共に数種類のタンパク質と低分子RNAから成る螺旋構造をしており、低分子RNAの塩基配列も両複合体間で類似していた。さらに、両複合体は同様のメカニズムで1本鎖RNAを分解した。以上の結果は、2つの複合体が共通の祖先分子から派生したこと、本菌株はウイルス感染を防御するためのバックアップを備えていることを示唆している。

研究成果

• [国際共同研究] Wageningen University/University of Utrecht(オランダ)
• [国際共同研究] University of California, Berkeley(米国)
• [雑誌論文] 高度好熱菌Thermus thermophilus由来Type III-B CRISPR-Cmr複合体の構造と機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 新海 暁男
  • 雑誌名: 生化学 巻: 87 号: 4 ページ: 454-458
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2015.870454
  • ISSN: 0037-1017
  • 年月日: 2015-08-25
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structures of the CRISPR-Cmr complex reveal mode of RNA target positioning. (2015)
  • 著者名/発表者名: Taylor D.W., Zhu Y., Staals R.H.J., Kornfeld J.E., Shinkai A., van der Oost J., Nogales E., Doudna J.A.
  • 雑誌名: Science 巻: 348 号: 6234 ページ: 581-585
  • DOI: 10.1126/science.aaa4535
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CRISPR-Casシステムの構造と機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 新海 暁男
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 54 号: 5 ページ: 247-252
  • DOI: 10.2142/biophys.54.247
  • NAID: 130004693950
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] RNA-targeting by the Type III-A CRISPR-Cas complex of Thermus thermophilus. (2014)
  • 著者名/発表者名: Staals R.H.J., Zhu Y., Taylor D.W., Kornfeld J.E., Sharma K., Barendregt A., Koehorst J.J., Vlot M., Varossieau K., Neupane N., Sakamoto K., Suzuki T., Dohmae N., Yokoyama S., Schaap P.J., Urlaub H., Heck A.J.R., Nogales E., Doudna J.A., Shinkai A., van der Oost J.
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 56 号: 4 ページ: 518-530
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2014.10.005
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structure and activity of the RNA-targeting Type III-B CRISPR-Cas complex of Thermus thermophilus (2013)
  • 著者名/発表者名: Staals, R. H. J., Agari, Y., Maki-Yonekura, S., Zhu, Y., Taylor, D. W., van Duijn, E., Barendregt, A., Vlot, M., Koehorst, J. J., Sakamoto, K., Masuda, A., Dohmae, N., Schaap, P. J., Doudna, J. A., Heck, A. J. R., Yonekura, K., van der Oost, J. and Shinkai, A.
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 52 号: 1 ページ: 135-145
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2013.09.013
  • 査読あり
• [学会発表] 高度好熱菌Thermus thermophilusのType III CRISPR-Casシステムを構成しているリボヌクレオタンパク質複合体の構造と機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 新海 暁男
  • 学会等名: BMB2015
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド、兵庫県神戸市
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] 高度好熱菌Thermus thermophilus由来Type III-B CRISPR-Casシステムを構成するCmr複合体の構造と機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 新海 暁男
  • 学会等名: 第17回日本RNA学会年会
  • 発表場所: ホテルライフォート札幌、北海道札幌市
  • 年月日: 2015-07-15
• [学会発表] The Cmr complex of Thermus thermophilus
  • 著者名/発表者名: Raymond H.J. Staals, Yoshihiro Agari, John van der Oost, Akeo Shinkai
  • 学会等名: CRISPR: evolution, mechanisms and infection
  • 発表場所: University of St Andrews, United Kingdom
• [学会発表] Functional and structural genomics studies on Thermus thermophilus CRISPR-Cas systems
  • 著者名/発表者名: Akeo Shinkai
  • 学会等名: The 65th Fujihara Seminar, Internal Symposium on Synthetic Biology of Unnatural Base Pairs and Amino Acids, The Fujihara Foundation of Science
  • 発表場所: グランドホテルニュー王子、北海道苫小牧市
• [備考] 理化学研究所 プレスリリース：獲得免疫の起源を探る
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2013/20131011_1/
• [備考] 理化学研究所 60秒でわかるプレスリリース：獲得免疫の起源を探る
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2013/20131011_1/digest/