| 研究概要 |
1.RNAのチオ化修飾の原子メカニズム:tRNA^<Glu>やtRNA^<Lys>、 tRNA^<Gln>のアンチコドン1字目に存在する修飾塩基である2-チオウリジン(s^2U34)の合成を触媒するMnmAとtRNA^<Glu>の3種類の複合体の結晶構造を解析することによって、この3つの構造が、tRNAの初期結合段階、前反応段階、アデニル化中間状態であることを明らかにし、酵素とRNAが相互作用しながら構造を変化させ、段階的に活性化され、U34をアデニル化中間体にまで活性化する動的機構を解明した。また構造変化したβシートとループ構造は酵素の活性部位に蓋をして一種の反応器を形成し、水分子等の侵入を妨げ、反応性の高い硫黄を正確にウリジンの定位置に結合させていることが明らかとなった。
2.鋳型に依存しないRNA重合反応の原子メカニズム:あらゆる生物のtRNAに保存されている3'末端のCCA配列を修復・合成するCCA付加酵素(Archaeglobus fulgidus由来)とプライマーとなる各反応段階のミニヘリックスtRNA(CCA,CA,Aが欠けているもの)とNTPとの複合体の計6つのの結晶構造を解明し、CCA付加反応の動的機構を解明することに成功した。
3.古細菌tRNA依存性アミド基転移酵素によるGln-tRNAG^<Gln>の合成機構:古細菌においてGln-tRNA^<Gln>は、非識別性グルタミルtRNA合成酵素(ND-GluRS)によってミスチャージされたGlu-tRNA^<Gln>に、tRNA依存性アミド基転移酵素(GatDE;ヘテロ2量体)がアミノ基を転移することにより合成される。本研究ではMethanothermobacter thermautotrophicus由来のGatDEとtRNA^<Gln>との複合体の結晶構造解析を行い、得られた立体構造に基づき変異体の反応速度論的解析を行うことで,GatDグルタミナーゼ、GatEキナーゼ、GatEアミドトランスフェラーゼ活性が協同してGln-tRNA^<Glu>を作り出すメカニズム、GatEによるtRNAの識別機構、およびGatDとGatEの活性部位をつなぐ分子トンネルによりアンモニアが運搬されることを明らかにした。また、M.thermautotrophicusのND-GluRSの結晶構造を決定し、GluRSとGlnRSの新たな分子進化機構を解明した。
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