動物ミトコンドリアの翻訳システムの分子機構

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08408025
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 渡辺 公綱 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00134502)
• 研究分担者: 新田 至 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (30272404) ; 河合 剛太 千葉工業大学, 工学部, 講師 (70211860) ; 上田 卓也 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (80184927)
• キーワード: 動物ミトコンドリア / イン-ビトロ翻訳系 / 非普遍暗号 / tRNA / Wobble則 / 修飾塩基 / ホルミルトランスフェラーゼ / セリル-tRNAシンテターゼ

研究概要

本研究の目的は、(1)動物ミトコンドリアtRNAの構造解析と、(2)ウシ・ミトコンドリアのイン・ビトロ翻訳系の構築によるこれらのtRNAの翻訳活性の検証、を通して動物ミトコンドリアの翻訳システムの分子機構を解明することである。昨年度にも報告したが、当初の目的は9割方達成し、さらなる展開を計っている。
(1)非普遍暗号の解読機構:ヒトデのtRNA^<Asn>でアンチコドン2文字目に修飾塩基シュウドウリジン(Ψ)を発見し、これがアンチコドン1字目のGがコドン3字目のAおよびGと対合するのを可能にしていることを、アンチコドンGΨUをもつ人工合成tRNA^<Asn>を用いて大腸菌のイン・ビトロ翻訳系で証明した。これによってほぼ動物ミトコンドリアにおけるWobble則を確立できたと考えている。
(2)Met-tRNAホルミルトランスフェラーゼ:本酵素遺伝子のクローニングに成功し、その大量発現系を構築し、酵素を大量に調製し、結晶化によるX線結晶解析を行いつつある。本酵素はウシ・ミトコンドリア由来のMet-tRNAだけでなく、大腸菌由来のMet-tRNA^<Met>f、Met-tRNA^<Met>mもホルミル化可能であり、ミトコンドリアにはtRNA^<Met>がただ1種類しか存在しないことと関連づけられる可能性が出てきた。
(3)セリル-tRNAシンテターゼ(SerRS)の調製とクローニング:SerRSは2種類の全く異なったtRNA^<Ser>にSerを結合させることができる。その認識機構を解明する目的で、本酵素遺伝子のクローニングを行い、大量発現系を構築している。

研究成果

• [文献書誌] S.Matsuyama et al.: "A Novcl wobble rule found in starfish nifochondria" J.Biol.Chem.273・6. 3363-3368 (1998)
• [文献書誌] Y.Watanabe et al.: "CDNA seguence of a transladinal eborgstion factor Ts humologue franc elegans : mitochondrial spacific feaornes" Biochim,Biodhys,Acfa. 1353. 7-12 (1997)
• [文献書誌] I.Hayashi et al.: "Expression of bocine mitochondrial tRNA^<Ser> acu derivatives in Eschevi chia cali" Nucleic Acids Res. 25.17. 3503-3507 (1997)
• [文献書誌] S.Yoshizawa et al: "GNA trinucleoride loop structures producing Extra-or bnarily stable DNA minihairpins" Biochemistry. 36・16. 4761-4767 (1997)
• [文献書誌] I.Hayashi et al: "Asiignmend of Dmino profon signals of G-C base pais and magnesium ion binding" J.Biochem.121・6. 1115-1122 (1997)
• [文献書誌] K.Tomita et al: "Two nucleoti des S'-edjacent to the anticodon of rot cytoplasmic tRNA^<Asp> Cre not sdifed" Biochimie. 78. 1001-1006 (1996)
• [文献書誌] 大澤著, 渡辺他訳: "違伝暗号の起渡と進化" 共立出版, 252 (1997)