RNA酵素(リボザイム)の分子進化に関する実証的研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07458179
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 井上 丹 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40114855)
• 研究分担者: 白石 英秋 京都大学, 大学院・理学研究科, 講師 (90202118)
• キーワード: RNA / リボザイム / 酵素 / テトラヒメナ / in vitro selection

研究概要

RNA酵素の原型を構成している基本骨格に機能構造単位の増設を行うという方法により、触媒機能をもつRNAの分子進化に必要な条件および要素を解明するとの当初の目的を果たすため、テトラヒメナ由来のRNA酵素(リボザイム)内の未同定の物理的に独立した機能構造単位の同定を試みた。その結果、2つの二次構造上大きく離れたステム-ループ構造が、通常のワトソン-クリック塩基対により遠距離相互作用を行っていることを発見し、それらの存在を実験的に確認することに成功した。また、これら二つのステム-ループ構造をもつユニットの一つは、別途合成するとこれを欠くRNA酵素に対して分子間相互作用により活性化を行う機能をもつことを明らかにした。さらに、この活性化には、特殊なステム内の塩基対が大きな役割を果たすことを解明した。現在、これらを基に機能構造単位の増設実験を試みている。
独自に開発したin vitro selectionとcolony assay法を組み合わせた機能構造単位構築のための実験システムを用い、テトラヒメナ由来のRNA酵素のひとつの機能構造単位の解析を行った。その結果、特定の位置でのプリン残基の存在が酵素活性の発現に密接に結びついていることが明らかとなった。この研究結果は、RNA酵素の構築に関して、新規な知見でありかつ意義の高いものであるため、さらにこの方向の研究を続ける予定である。また、RNA酵素への点変異の導入による突然変異体作成の基礎となる実験を、error prone PCR法を用いておこない、その結果、特異な反応性を有する変異体を単離する事に成功した。現在、同様の変異体の系統的な作成とそれらの詳細について研究をすすめている。

研究成果

• [文献書誌] 井川善也,白石英秋,井上丹: "Characterization of the newly constructed domaoins that replace P5abc within the Tetrahymena ribozyme" FEBS Letters. 394. 5-8 (1995)
• [文献書誌] 井川善也,内藤義一,白石英秋,井上丹: "Structure,function and molecular evolution of Group I intron ribozyme" Nucleic Acids Symposium Series. 35. 195-196 (1996)
• [文献書誌] 渡辺悟,河合剛太,武藤裕,渡辺公綱,井上丹,横山茂之: "An RNA fragment consisting of the P7 and P9.0 stems and the 3'terminal guanosine of the Tetrahymena group I intron." Nucleic Acids Reserach. 24・7. 1337-1344 (1996)
• [文献書誌] 井川善也,太田英男,白石英秋,井上丹: "Long-range interaction between P2.1 and P9.1 peripheral domains in the Tetrahymena ribozyme" Nucleic Acids Reserach. (印刷中). (1997)