RNAの起源と進化

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04272101
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 岡田 典弘 東京工業大学, 生命理工学部, 教授 (60132982)
• 研究分担者: 大澤 省三 名古屋大学, 名誉教授 (10034620) ; 菊池 洋 三菱生命研究所, 主任研究員 ; 宮田 隆 京都大学, 理学部, 教授 (20022692) ; 坂本 健作 東京工業大学, 生命理工学部, 教務職員 (50240685)
• キーワード: tRNA / レトロポゾン / リボザイム / アミノアシル合成酵素 / 進化 / 微量塩基成分 / アイデンティティ / RNA世界

研究概要

リジンtRNAを起源とする5種の異なったレトロポゾンを、アライメントしたところ、それぞれのレトロポゾンは、系統的に離れた動物由来であるにもかかわらず、tRNA非相同領域において良く保存された配列が発見された。さらにこの配列と相補的な配列が、リジンtRNAをプライマーとするいくつかのレトロウィルスからU5領域に見い出された。以上の事実から、tRNAを起源とするレトロポゾンはレトロウィルスから逆転写の際に生ずるstrong stop DNAが起源であるというモデルを提出する。(以上岡田)/大腸菌tRNA^<Arg>遺伝子に変異を持つargU10温度感受性変異株は、野性型tRNA^<Arg>の導入により相補される。tRNA^<Arg>遺伝子にランダムに塩基置換を導入し、ArgRSの大量発現下でのみ相補活性を示すものを選択した結果、A14,G18がアルギニン受容活性に必須であることが明らかになった。(以上坂本)/アミノアシルtRNA合成酵素(aaRS)は遺伝暗号系の起源と進化を解明する上で重要な情報を提供するものと期待される。最近、我々はアライメント可能な領域をさらに拡張することを試みた。その結果、以下のことが明らかになった。クラスIのaaRSにおいて、2つのモチーフHIGHとKMSKSの間に新しいモチーフ、hydrophobic-X-D-X4-Rが見つかった。さらに、クラスIIについても、モチーフ1とモチーフ2の間にGX3-5Y/FX4Y/F及びY/L XhydrophobicXPという強く保存されたモチーフを見いだした。従来、クラスIIに属するGlyRSとAlaRSにはモチーフ1とモチーフ2の存在が知られていなかったが、今回それらのモチーフが見つかった。ValRS,IleRS,LeuRS,MetRS,CysRSの系統樹に関してはしっかり結果が得られたので、今後この系統樹をもとに、アミノ酸の認識がどのように進化したかを調べていく予定である。(以上宮田)/植物のレポーター遺伝子としてよく使われているβ-Glucuronidase(GUS)mRNAに対するヘアピンリボザイムを三種類設計した。三種ともGUSmRNAを切断できたが、特に長い基質結合部位をもつHG10LとHG10L2は非常に効率よく切断した。(以上菊池)

研究成果

• [文献書誌] Okada,N.,Ohshima,K.: "A model for the mechanism of initial generation of short inerspered elements(SINEs)" J.Mol.Evol.37. 167-170 (1993)
• [文献書誌] Kojima,S.,Murata,S.,Okada,N.: "Close phylogenetic relationship between Vestimentifera(tube worms)and Annelida revealed by the amino acid sequence of elongation factor-la" J.Mol.Evol.37. 66-70 (1993)
• [文献書誌] Murata,S.,Takasaki,N.,Saitoh,M.,Okada,N.: "Determination of the phylogenetic relationships among Pacific salmonide using short interspersed elements(SINEs)as Temporal landmarks for evolution" Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 90. 6995-6999 (1993)
• [文献書誌] Okada,N.,Machida,Y.: "Molecular characterization of a short interspersed repetitive element(SINE)from tobacco that exhibits sequence homology to specific tRNAs." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 90. 6562-6566 (1993)
• [文献書誌] Ohshima,K.,Koishi,R.,Matsuo,M.,Okada,N.: "Several SINEs in distant species may have originated from a common ancestral retrovirus:characterization of a squid SINE and a possible mechanism for generation of tRNA-derived retroposons." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 90. 6260-6264 (1993)