初期生命におけるRNA・タンパク質共進化プロセスの再現

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18H01328
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分17050:地球生命科学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 田上 俊輔 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (40586939)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 生命の起原

研究成果の概要

本研究では，太古のペプチドどRNAの共進化を再現するために，単純なペプチドによるリボザイム活性への影響を調べた．その結果，KKVVVVVVのような単純なペプチドでも，自己集合・RNA濃縮・リボザイムの活性化という機能を示すことができたのは特筆すべき成果と言える．また，本研究ではRNAポリメラーゼの中心構造に保存されている太古のタンパク質構造を短いペプチドで再現する実験も行った．その結果わずか７種類のアミノ酸で，古代タンパク質を再現することに成功した．この７種類のアミノ酸は遺伝暗号上で固まった位置にコードされており，古代の遺伝暗号を再現するものであると推測された．

自由記述の分野

合成生物学

研究成果の学術的意義や社会的意義

生命誕生の謎は生物学上最大の問題の1つである．特に核酸とタンパク質がお互いに依存し合う複雑なシステムがどのように出来上がったのかは生命誕生の鍵を握る重要な問いであると言える．そこで、本研究では初期生命におけるRNAとタンパク質の共進化のプロセスを再現するため、人工的なRNA酵素の実験系を使用して、RNA単独では克服できない課題をペプチド・タンパク質の添加により解決し、「RNAワールドにおいて、なぜタンパク質が必要とされ、どのように進化したか」を解明することを目指した。この研究で，単純なペプチドがRNAを補助し，さらに立体構造をもつタンパク質に進化していった過程の一端を明らかにすることができた．