リボヌクレアーゼPによる基質認識と転移RNA高次構造安定性に関する研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01J00258
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 堀 義明 豊橋技術科学大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
• キーワード: 転移RNA / リボヌクレアーゼP / tRNAイントロン / ダブルヘアピン型二次構造 / ハイパープロセシング / ポルフィン / ポルフィリン / ガイドDNA

研究概要

本研究の目的はリボヌクレアーゼP(RNaseP)をRNAの高次構造を探るプローブとして利用した、tRNA高次構造安定化戦略の解明である。
本期間内に明らかにしたことは以下の1〜4である。
1 試験管内におて、tRNAアンチコドンループ内のイントロンの存在がヒトチロシンtRNAの高次構造変化(クローバーリーフ型二次構造からダブルヘアピン型二次構造への変化)を促すことを明らかにした。
2 ヒトリジンtRNAと線虫リジンtRNAは塩基配列から考えるとクローバーリーフ型二次構造とダブルヘアピン型二次構造の両方をとることが出来ると推定できる。しかし試験管内において、これらのtRNAは高次構造がクローバーリーフ型二次構造で安定していることを明らかにした。これら後生動物の二つのtRNAに類似した塩基配列をもつ真正細菌Achleplasma laidlawiiリジンtRNAは試験管内において高次構造変化することを明らかにした。これらの塩基配列を比較した結果、tRNAアミノアシルステムの塩基対の形成が、tRNAの高次構造安定化に重要であることが示唆された。
3 tRNA前駆体の5'リーダー配列に相補的に設計した一本鎖DNA(ガイドDNA)は、大腸菌RNasePの賦活剤としてはたらくが、さらに解析を進め、ガイドDNAが賦活剤とより効果を発揮するには、20以上の塩基対を形成するようガイドDNAを設計する必要があることを明らかにした。
4 本研究で調査したポルフィリンの数種類が、大腸菌RNasePによるtRNA成熟化反応をこれまで報告されているどの阻害剤よりも強力に阻害することを明らかにした。
これらの研究成果はtRNA高次構造の起源の解明のみならず、ポストゲノム時代のにおけるRNasePの切断反応を応用した遺伝子発現制御技術、RNA高次構造予測技術に大いに貢献すると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Tomoaki Ando, Terumichi Tanaka, Yoshiaki Hori, Etsuko Sakai, Yo Kikuchi: "Human Tyrosine tRNA Is Also Internally Cleavable by E. coli Ribonuclease P RNA Ribozyme in Vitro"Bioscience, Biotechnology and Biochemistry. 65・12. 2998-3001 (2001)
• [文献書誌] Tomoaki Ando, Terumichi Tanaka, Yoshiaki Hori, Yo Kikuchi: "Kinetics of Hyperprocessing Reaction of Human Tyrosine tRNA by Ribonuclease P Ribozyme from Escherichia coli"Bioscience, Biotechnology and Biochemistry. 66・9. 1967-1971 (2002)
• [文献書誌] Terumichi Tanaka, Yasushi Kondo, Yoshiaki Hori, Yo Kikuchi: "Another Cut for Lysine tRNA : Application of the Hyperprocessing Reaction Reveals Another Stabilization Strategy in Metazoan Lysine tRNAs"The Journal of Biochemistry. 131・6. 839-847 (2002)
• [文献書誌] Terumichi Tanaka, Yoshiaki Hori, Yo Kikuchi: "Guide DNA technique in bacterial ribonuclease P reaction for effective processing of tRNA precursor"Biotechnology and Applied Biochemistry. 36・2. 85-88 (2002)
• [文献書誌] Yoshiaki Hori, Terumichi Tanaka, Yo Kikuchi: "Porphyrins and porphines inhibit the ribonuclease P reaction in vitro"Nucleic Acids Research Supplement. 2. 111-112 (2002)
• [文献書誌] Tomoaki Ando, Terumichi Tanaka, Yoshiaki Hori, Yo Kikuchi: "Regulation of bacterial RNase P ribozyme reaction by divalent cation and guide DNA"Nucleic Acids Research Supplement. 2. 271-272 (2002)