グループエイントロン・リボザイム(RNA酵素)の触媒機構の解明

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13780554
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 井川 善也 京都大学, 大学院・生命科学研究科, 助手 (70281087)
• キーワード: リボザイム / RNA / イントロン / 分子進化

研究概要

グループIリボザイムに共通して高度に保存されているP3-P7ドメインは同リボザイムの活性中心を形成していることが我々の研究より明らかになっている。本課題ではP3-P7ドメインによる触媒機能発現の機構の解明とその分子進化的役割を解明することを目的として研究をおこなっている。
本年度は、触媒機能発現とその分子進化的役割の関係を明らかにするために、P3-P7ドメインを出発分子とした、試験管内人工分子進化実験を行なった。P3-P7ドメインはグループIリボザイムの活性中心を形成しているものの、同ドメイン単独ではその活性は野生型リボザイムの1000分の1程度しかなく、野生型リボザイムの高活性はアクチベーター部位によって付与されていることがわかっている。本研究では人工的にアクチベーター部位を作成し、その活性向上化能力を野生型のドメイン(P4-P6ドメイン)と比較した。
人工分子進化実験の結果から、1)P3-P7ドメインは野生型リボザイムのアクチベーター部位以外にも、さまざまな非天然型アクチベーター部位によって活性化されうること、2)それら人工的に創製されたアクチベーター部位の中には天然型の機能を凌駕するものが存在すること、3)こうして創製された人工アクチベーター部位は、野生型の部位と共存させることで相乗的にリボザイムを活性化できること、を明らかにした。これらはグループIリボザイムの活性中心の機能発現と分子進化を考える上で重要な知見である。

研究成果

• [文献書誌] IKAWA, Y., INOUE, T.: "Designed structural rearrangement of an active group I ribozyme"Journal of Biochemistry. 133. 189-195 (2003)
• [文献書誌] Ohki, Y., Ikawa, Y., Shiraishi, H., Inoue, T.: "Mispaired P3 in the hierarchical folding pathway of the Tetrahymena ribozyme"Genes to Cells. 7. 851-860 (2002)
• [文献書誌] Ohuchi, SJ., Ikawa, Y., Shiraishi, H., Inoue, T.: "Modular engineering of a group I intron ribozyme"Nucleic Acids Research. 30. 3473-3480 (2002)