| 研究領域 | 発動分子科学：エネルギー変換が拓く自律的機能の設計 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H00380
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
横山 武司 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (20719447)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | リボソーム / RNA / クライオ電子顕微鏡 / 合成生物学 / 超分子複合体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
核酸にコードされた遺伝情報をアミノ酸の配列へと変換する「翻訳システム」は、巨大なRNA-タンパク質複合体であるリボソームを「発動分子」とし、GTPの加水分解をエネルギーとして利用する翻訳因子が協調的に働くことで成り立っている。本研究課題では、タンパク合成を司る分子機械であるリボソームや相互作用するリボスイッチなどのRNA分子に着目し、クライオ電子顕微鏡単粒子解析とRNAエンジニアリングの手法を融合することで、クライオ電顕で「形を見ながら」「合理的設計」し、翻訳マシナリーを自在に制御することを目指す。
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| 研究実績の概要 |
核酸にコードされた遺伝情報をアミノ酸の配列へと変換する「翻訳システム」は、巨大なRNA-タンパク質複合体であるリボソームを「発動分子」とし、GTPの加水分解をエネルギーとして利用する翻訳因子が協調的に働くことで成り立っている。本研究課題では、タンパク合成を司る分子機械であるリボソームや相互作用するリボスイッチなどのRNA分子に着目し、クライオ電顕で「形を見ながら」「合理的設計」し、翻訳マシナリーを自在に制御し高度化すること目標に研究を推進した。本研究課題では、原核生物及び真核生物のリボソームを、人工的に自在に制御することを目指研究を行った。まず原核生物のリボソームについては、リボソームRNA遺伝子上に特定のタンパク質を認識するアプタマー配列を導入することで、タンパク質スイッチのオン・オフで翻訳の活性を制御するモジュールの開発を行った。また、真核生物においては、リボソームを認識する分子を用いて、その結合の有無で翻訳活性を制御する方法を模索した。代表者が得意とする、クライオ電子顕微鏡単粒子解析を用いて、リボソームRNAに挿入したモジュールを高分解能で構造決定することで、合理的にリボソームの構造をデザインする方法の確立を目指した。実際に、原核生物型においても真核生物型のリボソームにおいても、高分解能での構造取得に成功した。今年度で、本研究課題は終了するが、今後も引き続き研究を発展していけるよう、研究を継続して行く予定である。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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