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2020 年度 実績報告書

tRNAの可逆修飾cyclic t6Aを介する代謝や環境に応じた翻訳制御機構

研究課題

研究課題/領域番号 18K05430
研究機関東京大学

研究代表者

宮内 健常  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (50771292)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードcyclic t6A / TcdA / tRNA修飾 / 硫黄転移
研究実績の概要

t6AはtRNAの37位に存在し、タンパク質合成の信頼性を保つために不可欠なRNA修飾である。大腸菌や植物ではt6Aがさらに修飾酵素TcdAにより、脱水環化されたcyclic t6A (ct6A)に変換される。ct6Aは反応性のヒダントイン環を持ち、細胞内で徐々に加水分解されてt6Aに戻ることが観察され、ct6Aは真に可逆的なRNA修飾だと判明した。この可逆性によりct6Aの修飾率はダイナミックな変動を起こすと予想される。さらに、ct6Aの生合成には硫黄の転移が必須である。本研究ではこの成果を発展させ、ct6Aが修飾率変動を起こす条件を探索し、硫黄や炭素源の代謝との関連性について明らかにする。
本年度は引き続き硫黄転移がct6A 合成反応に関わる分子機構を中心に研究を行った。in vitro再構成実験からt6Aのチオカルボキシ体(t6A-COSH, st6A)が生成していることが判明した。st6Aは非常に不安定でチオシアン酸や弱酸性で処理すると急速にct6Aとt6Aに変換されてしまう。できるだけ分解しない条件で大腸菌からRNAを抽出する多くのst6Aが検出された。[35S]Cysを用いた再構成実験でst6Aが蓄積し続けたこと、st6AをさらにTcdAで反応させてもct6Aが生じなかったことから、st6Aこそが真の生成物である可能性が浮上した。これは多くの硫黄転移を起こすE1様酵素と同じ反応機構である。その後化学的に分子内縮合が起こり、st6Aがct6Aに変換されると考えられる。st6Aは非常に不安定であるため現時点では定量が困難であるため、条件を見直し細胞内のst6A, ct6Aの割合を測定できる系を構築中である。st6Aの割合が非常に大きかった場合、tRNAの機能に対して何らかの役割を持つと考えられ、その解明は今後の課題である。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件)

  • [雑誌論文] Loss of Ftsj1 perturbs codon-specific translation efficiency in the brain and is associated with X-linked intellectual disability2021

    • 著者名/発表者名
      Nagayoshi Y.、Chujo T.、Hirata S.、Nakatsuka H.、Chen C.-W.、Takakura M.、Miyauchi K.、Ikeuchi Y.、Carlyle B. C.、Kitchen R. R.、Suzuki T.、Katsuoka F.、Yamamoto M.、Goto Y.、Tanaka M.、Natsume K.、Nairn A. C.、Suzuki T.、Tomizawa K.、Wei F.-Y.
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7 ページ: eabf3072

    • DOI

      10.1126/sciadv.abf3072

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Epigenetic loss of the transfer RNA-modifying enzyme TYW2 induces ribosome frameshifts in colon cancer2020

    • 著者名/発表者名
      Rossello-Tortella Margalida、Llinas-Arias Pere、Sakaguchi Yuriko、Miyauchi Kenjyo、Davalos Veronica、Setien Fernando、Calleja-Cervantes Maria E.、Pineyro David、Martinez-Gomez Jesus、Guil Sonia、Joshi Ricky、Villanueva Alberto、Suzuki Tsutomu、Esteller Manel
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 117 ページ: 20785~20793

    • DOI

      10.1073/pnas.2003358117

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著

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公開日: 2024-12-25  

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