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一般に植物のオルガネラで機能するtRNA修飾酵素およびアミノアシル化酵素遺伝子は核ゲノムにコードされ、細胞質で合成された後に各オルガネラに輸送されて機能する。一方、一部の植物オルガネラには対応するアミノアシル化酵素遺伝子が見当たらない。また、tRNA遺伝子セットそのものも、すべての遺伝暗号を翻訳するには十分でない場合が多い。細胞質由来のtRNAがオルガネラに輸送される例も報告されているが、それだけではtRNA遺伝子の不足が説明できない生物種も多い。本研究では植物オルガネラにおける遺伝暗号の翻訳機構の理解を目的として、微細藻類のtRNAの転写後修飾によるコドン認識能の調節機構の解析と、tRNAアミノアシル化酵素の生化学的解析を行った。
単細胞藻類のオルガネラで機能すると予想されるアミノアシル化酵素をコードする遺伝子を同定し、その細胞内局在を解析した。最終年度は該当酵素タンパク質のリコンビナント酵素を調製し、その酵素活性を測定を行ったが、基質認識機構の解明の完了にはいたらなかった。藻類オルガネラから抽出した各種tRNAの配列解析の結果、アンチコドンの転写後修飾によるコドン認識能の拡張が起こっていることが明らかとなった。修飾を司る酵素遺伝子を同定し、その酵素タンパク質がオルガネラに局在することを見出した。藻類ではtRNAの転写後修飾により少ない数や種類のtRNAレパートリーに基づく全コドンの翻訳が可能となっていると予想される。以上の結果から、藻類のオルガネラtRNAによるコドン認識機構とアミノアシル化の特性の一端が明らかになった。
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