生命進化に伴うRNA修飾酵素の機能変化の構造基盤

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19350087
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 堀 弘幸 愛媛大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (20256960)
• 研究分担者: 濡木 理 東京大学, 医科学研究所, 教授 (10272460) ; 横堀 伸一 東京薬科大学, 生命科学部, 講師 (40291702)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 酵素化学

研究概要

生命は真核生物、真正細菌、古細菌の3つに分類される。本研究では、この3つの生物界で、RNA修飾酵素の構造と機能がどう異なっているかを調べた。その結果、新たにマルチサイト特異性酵素を発見し、葉酸依存性RNAメチル化酵素のX線結晶構造解析に成功し、その触媒機構を提案し、タンパク質ノット型RNAメチル化酵素の基質RNA認識が多段階からなっていることを証明し、さらにRNA修飾ネットワークが存在することを発見した。

研究成果

• [雑誌論文] Flexible recognition of the tRNA G18 methylation target site by TrmH methyltransferase through first binding and induced fit processes (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Ochi, K. Makabe, K. Kuwajima, H. Hori
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 285(in press) ページ: 9018-9029
• [雑誌論文] N7-Methylguanine at position 46 (m7G46) in tRNA from Thermus thermophilus is required for cell viability through a tRNA modification network. (2010)
  • 著者名/発表者名: C. Tomikawa, T. Yokogawa, T. Kanai, H. Hori
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 38 ページ: 942-957
• [雑誌論文] Aquifex aeolicus tRNA (N2, N2-guanine)-dimethyltransferase (Trm1) catalyzes transfer of methyl groups not only to guanine 26 but also to guanine 27 in tRNA. (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Awai, S. Kimura, C. Tomikawa, A. Ochi, Ihsanawati, Y. Bessho, S. Yokoyama, S. Ohno, K. Nishikawa, T. Yokogawa, T. Suzuki, H. Hori
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 284 ページ: 20467-20478
• [雑誌論文] Atomic structure of a folate/FAD-dependent tRNA T54 methyltransferase (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Nishimasu, R. Ishitani, K. Yamashita, C. Iwashita, A. Hirata, H. Hori, O. Nureki
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106 ページ: 8180-8185
• [雑誌論文] Micro-NanoMechatronics and Human Science (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Kitajima, A. Hirata, C. Iwashita, S.-I. Yokobori H. Hori
  • 雑誌名: CFP09768-CDR P2-13
• [雑誌論文] Production of yeast (m2G10) methyltransferase (Trm11 and Trm112 complex) in a wheat germ cell-free translation system. (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Okada, Y. Muneyoshi, Y. Endo, H. Hori
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. Symp. Ser. 53 ページ: 303-304
• [雑誌論文] Stabilization of tRNA (m1G37) methyltransferase [TrmD] from Aquifex aeolicus by an intersubunit disulfide bond formation (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Toyooka, T. Awai, T. Kanai, T. Imanaka, H. Hori
  • 雑誌名: Genes to Cells 13 ページ: 807-816
• [雑誌論文] Production of Hetero Subunits RNA Modification Enzyme by Wheat Germ Cell-Free Translation System (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Matsumoto, C. Tomikawa, T. Toyooka, A. Ochi, Y. Takano, N. Takayanagi, M. Abe, Y. Endo, H. Hori
  • 雑誌名: J. of Biotechnol. 133 ページ: 453-460
• [雑誌論文] The C-terminal region of thermophilic tRNA (m7G46) methyltransferase (TrmB) stabilizes the dimer structure and enhances fidelity of methylation. (2008)
  • 著者名/発表者名: C. Tomikawa, A. Ochi, H. Hori
  • 雑誌名: Proteins: Structure, Function and Bioinformtics 71 ページ: 1400-1408
• [雑誌論文] Broad substrate RNA specificity of Trm1 [tRNA (m2 2G26) methyltransferase] from Aquifex aeolicus (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Awai, H. Hori
  • 雑誌名: Micro-NanoMechatronics and Human Science P1-10
• [雑誌論文] RNA recognition mechanism of eukaryote tRNA (m7G46) methyltransferase (Trm8-Trm82 complex) (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Matsumoto, T. Toyooka, C. Tomikawa, A. Ochi, Y. Takano, N. Takayanagi, Y. Endo, H. Hori
  • 雑誌名: FEBS Lett. 581 ページ: 1599-1604
• [雑誌論文] Detection of structural changes in a cofactor binding protein by using a wheat germ cell-free protein synthesis system coupled with unnatural amino acid probing (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Abe, S. Ohno, T. Yokogawa, T. Nakanishi, F. Arisaka, T. Hosoya, T. Hiramatsu, M. Suzuki, T. Ogasawara, T. Sawasaki, K. Nishikawa, M. Kitamura, H. Hori, Y. Endo
  • 雑誌名: Proteins: Structure, Function and Bioinformatics 67 ページ: 643-652
• [雑誌論文] Complex Formations between Artificial RNA-DNA Chimera Nucleic Acids and RNA Modification Enzymes (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Ochi, H. Hori
  • 雑誌名: Micro-NanoMechatronics and Human Science ページ: 113-118
• [雑誌論文] Differences in substrate selectivity of the new SPOUT superfamily of methyltransferases (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Toyooka, H. Hori
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. Symp. Ser. 51 ページ: 445-446
• [雑誌論文] Hydroxyl Radical Probing of tRNA (Gm18) methyltransferase [TrmH]-AdoMet-artificial tRNA ternary complex (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Ochi, H. Hori
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. Symp. Ser. 51 ページ: 373-374
• [雑誌論文] Hetero subunit interaction and RNA recognition of yeast tRNA (m7G46) methyltransferase synthesized in a wheat germ cell-free translation system (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Muneyoshi, K. Matsumoto, C. Tomikawa, T. Toyooka, A. Ochi, T. Masaoka, Y. Endo, H. Hori
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. Symp. Ser. 51 ページ: 359-360
• [学会発表] Transfer RNA Methyltransferases from a Hyperthermophilic Eubacterium, Aquifex aeolicus (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Hori, T. Awai, T. Toyooka, C. Tomikawa, H. Okamoto, H. Takeda, K. Watanabe, A. Ochi, A. Hirata, S. Kimura, Y. Ikeuchi, T. Yokogawa, T. Suzuki
  • 学会等名: 23rd tRNA workshop Portugal 2010
  • 発表場所: Aveiro, Portugal
  • 年月日: 2010-01-28
• [学会発表] Multi-site substrate recognition mechanism of Aquifex aeolicus Trm1 (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Awai, Ihsanawati, S Kimura, C. Tomikawa, A. Ochi, T. Yokogawa, T. Suzuki, Y. Bessho, S. Yokoyama, H. Hori
  • 学会等名: 23rd tRNA workshop Portugal 2010
  • 発表場所: Aveiro, Portugal
  • 年月日: 2010-01-28
• [学会発表] Flexible recognition of methylation target site, guannosine at position 18 in tRNA by tRNA (Gm18) methyltransferase (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Ochi, H. Hori
  • 学会等名: 23rd tRNA workshop Portugal 2010
  • 発表場所: Aveiro, Portugal
  • 年月日: 2010-01-28
• [学会発表] Characterization of TrmJ [Transfer RNA (Cm32/Um32) Methyltransferase] Ortholog (TK1970) from a Hyperthermophilic Archaeon Thermococcus kodakarensis (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Hirata, A. Ochi, C. Tomikawa, T. Kitajima, T. Kanai, H. Hori
  • 学会等名: 23rd tRNA workshop Portugal 2010
  • 発表場所: Aveiro, Portugal
  • 年月日: 2010-01-28
• [学会発表] Atomic structure of a folate/FAD-dependent tRNA T54 methyltransferase (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Nishimasu, R. Ishitani, K. Yamashita, C. Iwashita, A. Hirata, H. Hori, O. Nureki
  • 学会等名: 23rd tRNA workshop Portugal 2010
  • 発表場所: Aveiro, Portugal
  • 年月日: 2010-01-28
• [学会発表] 超好熱性真正細菌Aquifex aeolicus由来Trm1 [tRNA (m2 2G26) methyltransferase]のtRNA認識機構と構造の相関 (2009)
  • 著者名/発表者名: 粟井貴子、Ihsanawati, 木村聡、冨川千恵、越智杏奈、横川隆志、鈴木勉、別所義隆、横山茂之、堀弘幸
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-12
• [学会発表] 葉酸依存性tRNA m5U54メチル化酵素TrmFOの基質認識メカニズム解明に向けて (2009)
  • 著者名/発表者名: 山下光輝、西増弘志、石谷隆一郎、岩下知香子、平田章、濡木理、堀弘幸
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-12
• [学会発表] 無細胞翻訳系を用いた酵母由来tRNA (m2G10)メチル基転移酵素(Trm11-Trm112)の合成と解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡田和樹、宗吉裕樹、遠藤弥重太、堀弘幸
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-12
• [学会発表] Thermus thermophilusにおけるtRNAシュードウリジン55合成酵素TruBが生育およびtRNA修飾に与える影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石田一雄、冨川千恵、岩下知香子、堀弘幸
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-12
• [学会発表] FAD/葉酸依存性tRNA m5U54メチル化酵素TrmFOの基質認識メカニズムの解明に向けて (2009)
  • 著者名/発表者名: 山下光輝、西増弘志、石谷隆一郎、岩下知香子、平田章、濡木理、堀弘幸
  • 学会等名: 2009年日本化学会西日本大会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2009-11-07
• [学会発表] 無細胞翻訳系を用いた酵母由来tRNA (m2G10) methyltransferase (Trm11-Trm112)の合成と解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡田和樹、宗吉裕樹、遠藤弥重太、堀弘幸
  • 学会等名: 2009年日本化学会西日本大会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2009-11-07
• [学会発表] Synthesis yeast tRNA (m2G10) methyltransferase (Trm11 and Trm112) in a wheat germ cell-free translation system. (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Okada, Y. Muneyoshi, Y. Endo, H. Hori
  • 学会等名: International Protein Island Matsuyama Symposium, Matsuyama
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] Thermus thermophilus由来dihidrouridine合成酵素(Dus)の機能解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉田剛士、岩崎絵梨、粟井貴子、冨川千恵、平田章、堀弘幸
  • 学会等名: 第8回高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト連携会議・理研・播磨SPring-8
  • 年月日: 2009-08-22
• [学会発表] FAD/Folate依存tRNA m5U54メチル化酵素TrmFOの基質認識メカニズム解明に向けて (2009)
  • 著者名/発表者名: 山下光輝、西増弘志、岩下知香子、石谷隆一郎、平田章、濡木理、堀弘幸
  • 学会等名: 第8回高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト連携会議・理研・播磨SPring-8
  • 年月日: 2009-08-22
• [学会発表] Thermus thermophilusのtRNA修飾酵素遺伝子破壊株の解析-tRNA m7G46メチル化酵素はネットワークの鍵酵素の一つである- (2009)
  • 著者名/発表者名: 冨川千恵、横川隆志、金井保、堀弘幸
  • 学会等名: 第8回高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト連携会議・理研・播磨SPring-8
  • 年月日: 2009-08-22
• [学会発表] 葉酸/FAD依存性tRNA U54メチル化酵素TrmFOの構造と機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西増弘志、石谷隆一郎、山下光輝、岩下知加子、平田章、堀弘幸、濡木理
  • 学会等名: 第11回日本RNA学会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2009-07-28
• [学会発表] マルチサイト特異性RNAメチル化酵素のtRNA認識機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 粟井貴子、木村聡、冨川千恵、越智杏奈、Ihsanawati、別所義隆、横山茂之、横川隆志、鈴木勉、堀弘幸
  • 学会等名: 第11回日本RNA学会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2009-07-28
• [学会発表] 古細菌(αβ)2型RNAスプライシングエンドヌクレアーゼはどのように変則的部位にあるイントロンを切断できるのか (2009)
  • 著者名/発表者名: 北嶋翼、平田章、岩下知加子、横堀伸一、堀弘幸
  • 学会等名: 第11回日本RNA学会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2009-07-27
• [学会発表] Thermus thermophilus HB8 tRNA (Gm18) methyltransferase [TrmH]のtRNA G18認識メカニズム (2009)
  • 著者名/発表者名: 越智杏奈、堀弘幸
  • 学会等名: 第11回日本RNA学会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2009-07-27
• [学会発表] tRNAm7G46修飾の有無は他tRNA修飾酵素活性に影響を与える (2009)
  • 著者名/発表者名: 冨川千恵、金井保、横川隆志、堀弘幸
  • 学会等名: 第11回日本RNA学会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2009-07-27
• [学会発表] tRNA修飾に対する翻訳伸長因子EF-Tuの影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中村仁, 堀弘幸
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-13
• [学会発表] 好熱菌由来tRNA (m7G46) methyltransferase [TrmB]の触媒メカニズムの解明に向けた機能解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 冨川千恵, 堀弘幸
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-13
• [学会発表] 酵母由来tRNA (m7G46)メチル基転移酵素[Trm8-Trm82]の解析及び、ウリ類炭疽病菌Trm8オーソログAPH1遺伝子の比較解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宗吉裕樹、松本啓介、高野義孝、高柳直幸、遠藤弥重太、堀弘幸
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-13
• [学会発表] 無細胞翻訳系を用いた酵母由来ヘテロサブユニットtRNA修飾酵素の合成と解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡田和樹、宗吉裕樹、遠藤弥重太、堀弘幸
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-13
• [学会発表] 真正細菌Aquifex aeolicus由来Trm1 [tRNA (m2 2G26) methyltransferase]の構造と基質認識メカニズム (2008)
  • 著者名/発表者名: 粟井貴子、Ihsanawati、木村聡、冨川千恵、越智杏奈、横川隆志、鈴木勉、横山茂之、別所義隆、堀弘幸
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-13
• [学会発表] 超好熱性古細菌Aeropyrum pernixにおけるtRNAThr前駆体とRNA修飾の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 北嶋翼、岩下知香子、横堀伸一、堀弘幸
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-13
• [学会発表] 葉酸依存性tRNA(U54)メチル化酵素[TrmFO]の試験管内アッセイ法の確立 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山下光輝、岩下知香子, 西増弘志, 濡木理, 堀弘幸
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-13
• [学会発表] Thermus thermophilusにおけるtRNAシュードウリジン55合成酵素TruBの重要性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 石田一雄、冨川千恵、越智杏奈、横川隆志、岩下知香子、堀弘幸
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-13
• [学会発表] tRNA (Gm18) methyltransferase [TrmH] TypeI型酵素とTypeII型酵素の比較 (2008)
  • 著者名/発表者名: 越智杏奈、堀弘幸
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-13
• [学会発表] Yeast tRNA (m7G46) methyltransferase which contains two protein subunits (Trm8 and Trm82) synthesized in a wheat germ cell-free translation system. (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Muneyoshi, K. Matsumoto, C. Tomikawa, T. Toyooka, Anna Ochi, T. Masaoka, Y. Endo, H. Hori
  • 学会等名: Protein Island Matsuyama International Symposium 2008
  • 発表場所: Matsuyama
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] tRNAシュードウリジン55合成酵素TruB遺伝子破壊株及び変異株の生育について (2008)
  • 著者名/発表者名: 石田一雄, 冨川千恵, 岩下知香子, 堀弘幸
  • 学会等名: 高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト第7回連携研究会、理研・播磨
  • 年月日: 2008-09-13
• [学会発表] Thermus thremophilus由来tRNA U54メチル化酵素TrmFO in vitroアッセイ法の確立 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山下光輝, 岩下知香子, 西増弘志, 濡木理, 堀弘幸
  • 学会等名: 高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト第7回連携研究会、理研・播磨
  • 年月日: 2008-09-13
• [学会発表] Thermus thermophilus tRNA(m1A58) methyltransferase [TrmI]の基質認識機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 美濃地真之, 牛尾なつみ, 堀弘幸
  • 学会等名: 高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト第7回連携研究会、理研・播磨
  • 年月日: 2008-09-13
• [学会発表] 超好熱性真正細菌Aquifex aeolicusの推定上のtrm1遺伝子産物の性質決定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 粟井貴子、木村聡、Ihsanawati、冨川千恵、越智杏奈、別所義隆、横山茂之、横川隆志、鈴木勉、堀弘幸
  • 学会等名: 高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト第7回連携研究会、理研・播磨
  • 年月日: 2008-09-13
• [学会発表] 超好熱菌Aquifex aeolicus由来tRNA (m1G37)メチル化酵素[TrmD]のサブユニット間ジスルフィド結合形成の役割 (2008)
  • 著者名/発表者名: 豊岡峻、粟井貴子、金井保、今中忠行、堀弘幸
  • 学会等名: 第10回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-07-25
• [学会発表] 高度好熱菌Thermus thermophilusにおけるtRNA m7G46修飾の役割は一体何か? (2008)
  • 著者名/発表者名: 冨川千恵、横川隆志、堀弘幸
  • 学会等名: 第10回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-07-25
• [学会発表] Thermus thermophilus HB8 tRNA (Gm18) methyltransferase [TrmH] C末端領域による基質認識メカニズム (2008)
  • 著者名/発表者名: 越智杏奈、堀弘幸
  • 学会等名: 第10回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-07-25
• [学会発表] 真正細菌Aquifex aeolicus由来Trm1 [tRNA (m2 2G26) methyltransferase]はG26のみならずG27もメチル化する (2008)
  • 著者名/発表者名: 粟井貴子、木村聡、Ihsanawati、冨川千恵、越智杏奈、別所義隆、横山茂之、横川隆志、鈴木勉、堀弘幸
  • 学会等名: 第10回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-07-25
• [学会発表] 翻訳伸長因子EF-TuとtRNA修飾酵素の相互作用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中村仁, 堀弘幸
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-14
• [学会発表] 好熱菌由来tRNA (m7G46) methyltransferase (TrmB)のコアドメインならびにc末端領域の機能解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 冨川千恵堀弘幸
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-14
• [学会発表] 超好熱性真正細菌Aquifex aeolicus由来Trm1 [tRNA (m2 2G26) methyltransferase]の基質RNA認識メカニズム (2007)
  • 著者名/発表者名: 粟井貴子、堀弘幸
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-14
• [図書] Synthesis of a Hetero Subunit RNA Modification Enzyme by the Wheat Germ Cell-Free Translation System (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Hori
  • 総ページ数: 173-185
  • 出版者: Methods in Mol. Biol.
• [備考]
  • URL: http://www.ehime-u.ac.jp/~achem/bchem/
• [備考]
  • URL: http://www.ehime-u.ac.jp/research/news/detail.html?new_rec=2173