RNA修飾異常に起因する疾患の探索と分子機構の解明

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17687015
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 鈴木 勉 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (20292782)
• キーワード: RNA修飾 / ミトコンドリア脳筋症 / tRNA / メバロン酸血症 / MIDD

研究概要

糖尿病と難聴を併発する14709変異を持つMIDD(maternally inherited diabetes and deafness)において、変異tRNA^<Glu>のwobble位のτm^5s^2Uが欠損していることを見出している。この変異tRNAは修飾を欠損することで、対応する2つのコドンであるGAA/GAGは問題なく翻訳できるのに対し、隣のアスパラギン酸のコドンであるGACを誤翻訳してしまうという現象が観測された。この現象はミトコンドリア翻訳系の精度を著しく低下させるものであり、呼吸鎖活性の低下の要因になっていると考えられる。さらに、5549変異を有する痴呆及び舞踏病の患者でtRNA^<Trp>のwobble位のτm^5Uが欠損していることを見出した。In vitroのリボソーム結合実験において、この変異tRNAがシステインのコドンを誤認識する結果が得られたことから5549変異によって引き起こされるコドン解読異常がミトコンドリアの機能異常をもたらすと考えられる。また、メバロン酸血症では、メバロン酸キナーゼの変異によってコレステロールやユビキノンの生合成が欠損することで生じる先天性代謝異常症である。ところが、患者の血中コレステロール値は正常であるとの報告があることから、メバロン酸経路の遮断によって生じる複合的な要因によって発症すると考えられる。患者由来の繊維芽細胞からRNAを抽出し、RNA修飾を解析したところ、tRNAの37位に存在するi^6A(N6-isopentenyladenosine)とms^2i^6A(2-methylthio-N6-isopentenyladenosine)の含量が優位に減少していることが判明した。この修飾の生合成には、メバロン酸経路で合成されるイソペンテニルピロリン酸が直接の基質として使用されることが知られていることから、メバロン酸経路の遮断によって生じたRNA修飾欠損であると考えられる。これらの修飾はtRNAのコドン解読能や翻訳フレームの維持に必要であることから、代謝異常から生じたRNA修飾異常が疾患の一要因のなっている可能性を強く示唆するものである。

研究成果

• [雑誌論文] Mechanistic insights into sulfur-relay by multiple sulfur mediators involved in thiouridine biosynthesis at tRNA wobble positions (2006)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi, Y., Shigi, N., Kato, J., Nishimura, A., Suzuki, T.^*
  • 雑誌名: Mol Cell 21 ページ: 97-108
• [雑誌論文] Biosynthesis of wybutosine, a hyper-modified nucleoside in eukaryotic phenylalanine tRNA (2006)
  • 著者名/発表者名: Noma, A., Kirino, Y., Ikeuchi, Y., Suzuki, T^*.
  • 雑誌名: EMBO J. (In press)
• [雑誌論文] Structural basis for sulfur relay to RNA mediated by heterohexameric TusBCD complex (2006)
  • 著者名/発表者名: Numata, T., Fukai, S., Ikeuchi, Y., Suzuki, T.^*, Nureki^*, O.
  • 雑誌名: Structure 14 ページ: 357-366
• [雑誌論文] Acquisition of the wobble modification in mitochondrial tRNA Leu(CUN) bearing the G12300A mutation suppresses the MELAS molecular defect (2006)
  • 著者名/発表者名: Kirino, Y., Yasukawa, T., Marjavaara, S.K., Jacobs, H.T., Holt, I.J., Watanabe, K., Suzuki, T.^*
  • 雑誌名: Hum Mol Genet 15 ページ: 897-904
• [雑誌論文] Molecular mechanism of lysidine synthesis that determines tRNA identity and codon recognition (2005)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi, Y., Soma, A., Ote, T., Kato, J., Sekine, Y., Suzuki, T.^*
  • 雑誌名: Mol Cell 19 ページ: 235-246
• [雑誌論文] Structural basis for lysidine formation by ATP pyrophosphatase accompanied with a lysine-specific loop and a tRNA-recognition domain (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi, K., Fukai, S., Ikeuchi, Y., Soma, A., Sekine, Y., Suzuki, T., Nureki, O.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 102 ページ: 7487-7492
• [図書] RNA修飾の世界-見過ごされているRNAの質的な情報 (2005)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 勉
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 生化学(日本生化学会)
• [産業財産権] RNA中のイノシン化部位を特定する方法 (2005)
  • 発明者名: 鈴木 勉, 櫻井 雅之
  • 権利者名: 東京大学
  • 産業財産権番号: 特願2005-229335
  • 出願年月日: 2005-08-08