動物ミトコンドリアの翻訳システムの分子機構

1998 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・新領域創成科学研究科, 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。当初の目的はほぼ達成し、現在新たな課題を設定しその展開を計っている。
(1) 非普遍暗号の解読機構:原索動物(尾索類)ホヤ・ミトコンドリアではAGA/AGGコドンがグリシン、AUAコドンがメチオニンに解読される。これらの翻訳に携わるtRNAを解析したところ、いずれもアンチコドンに新規なウリジンの誘導体を持つことを見出した。現在この塩基の構造解析を行っているが、これまでミトコンドリアで見出され、2次元TLCから5-カルボキシメチルアミノメチルウリジンと同定されていたものが、すべてこの新規修飾塩基である可能性が高い。
(2) セリル-tRNAシンテターゼ(SerRS)のクローニングと大量発現:2次構造の全く異なる2種類のtRNA^<Ser>にSerを受容させるSerRS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た。結晶化に向けた準備を行いつつある。
(3) TアームとDアームをそれぞれ欠いたtRNAをもつ線虫ミトコンドリアには2種類のペプチド鎖伸長因子EF-Tuが存在することを明らかにした。1つ(EF-Tu2)は従来の細菌などに存在するものと類似した3ドメインからなるが、もう1つ(EF-Tu1)はC末端に57アミノ酸からなる余分のドメイン4を持っていた。前者はDアームを欠くtRNAに対応し、後者はTアームを欠くtRNAに対応していた。従来のEF-TuはTステムを必須認識部位とするので、Tアームを欠いたtRNA用にEF-Tu1が必要なのだと解釈される。ドメイン4は構造的に(機能的にも?)Tアームをmimicすると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Hayashi, I., Kawai, G.& Watanabe, K.: "Higher-order structure and Thermal instability of bovine mitochondrial tRNA Series 4 investigated..." J.Mol.Biol.284. 57-69 (1998)
• [文献書誌] Sasuga, J.et al.: "Gene Contents and Organization of a mitochondria DNA segments of the squid Loligo bleekeri" J.Mol.Evol.(印刷中).
• [文献書誌] Tomita, K, Ueda, T.& Watanabe, K.: "T-Methylquanosine at the anticodon wobble position of squid mitochondrial tRNA^<Ser>_<GCU>" Biochim.Biophys.Acta. 1339. 78-82 (1998)
• [文献書誌] Ohtsuki et al.: "Stable isotope-edited NMR analysis of Ascaris suurm mitochondrial tRNA^<ret> having a TU-replace mart loop" J.Biochem.124. 28-34 (1998)
• [文献書誌] Takeuchi, N.et al: "Mammalian mitochondrial methionyl-tRNA transformylase from bovine liver" J.Biol.Chem.273・24. 15085-15090 (1998)
• [文献書誌] Kondow A.et al: "Ascidian mitochondrial tRNA^<ret> possessing unique structural characteristics" Nuclcosides & Nuclcotides. 17 (1-3). 531-539 (1998)