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2020 年度 実施状況報告書

kissing-loopを有する分割型tRNAの創製

研究課題

研究課題/領域番号 19K16204
研究機関東京理科大学

研究代表者

無津呂 裕美 (青木裕美)  東京理科大学, 基礎工学部生物工学科, 助教 (00794570)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードRNA / tRNA / kissing-loop / AlaRS
研究実績の概要

RNAは遺伝情報の保存・伝達の役割の他に、自身が触媒として機能するリボザイムという側面もあわせ持つ。そのため、原始地球においてはRNAがDNAとタンパク質の機能をも受け持つ「RNAワールド」が存在したという仮説があり、初期に機能していたRNAはより単純なものであったと考えられる。
本研究ではRNAワールド時代に存在した単純なRNAから、現在の複雑なタンパク質産生系へと進化した過程を究明する。そこで、申請者はtRNAに着目した。tRNAは、コドンを認識するアンチコドンループ、アミノ酸が付与されるアクセプターステムなどと、複数の機能ドメインを持っており、アミノアシルtRNA合成酵素が、それぞれのtRNAを厳密に認識している。申請者は、別々の機能を持つ短いRNAが結合して複数の機能をもつRNAへと進化したのではないかと考えた。つまり、単機能RNA同士が結合し、それがtRNAと進化したと考えている。本研究では、これを証明するために、分割型tRNAの創製を目指す。
短い非機能性RNA同士をkissing-loopを介して相互作用をさせ、tRNA様の機能を持つRNAを創製する。kissing-loopを介して形成された二分子RNA系が、アラニルtRNA合成酵素(AlaRS)に認識されることを利用して、目的のRNA生成の検出を行う。AlaRSはtRNAに含まれるG-U塩基対を正確に認識するため、2つのRNAが相互作
用し、tRNA様の構造を取った場合にのみ、アミノアシル化がおこる。本年度はkissing-loopを介した二分子型RNAを用いてアミノアシル化を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本年度は昨年度作製した「kissing-loopを有する分割型tRNA様RNA」と「AlaRS 442N」を用いてアミノアシル化を行い、目的RNAの完成を検出した。
「kissing-loopを有する分割型tRNA様RNA」はmini-G3とmini-U70の二つのRNAから構成される。これらは短いヘアピン&ループであり、mini-G3はG-C塩基対、mini-U70はA-U塩基対を保持している。この状態ではAlaRSに認識されない。mini-G3とmini-U70を混合するとkissing-loopを介して構造変化が起こり、G-U塩基対が形成され、AlaRSに認識・アミノアシル化される。
アミノアシル化には「AlaRS 442N」変異体を用いた。これはアミノアシル化部位のみをもつAlaRSである。アミノアシル化の検出には炭素の放射性同位体である炭素14を用いた。mini-G3とmini-U70を混合したRNA溶液を用いると、AlaRS 442Nによるアミノアシル化が検出された。対照実験として、G-U塩基対を形成しないmini-C70や、kissing-loopを形成しないmini-U70-ACAAUAAを用いて実験したところ、アミノアシル化は検出されなかった。本実験により、「kissing-loopを有する分割型tRNA様RNA」の完成を証明することができた。

今後の研究の推進方策

今後はさらに長いRNAを用いて、分割型tRNAの作製を試み、様々な場面で応用可能なことを証明する。

次年度使用額が生じた理由

昨年度繰り越し金額が多かったため、次年度使用額が増加した。また、新型コロナウイルスの影響で学会などに参加できなかったため。

  • 研究成果

    (1件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件)

  • [雑誌論文] Aminoacylation of short hairpin RNAs through kissing-loop interactions indicates evolutionary trend of RNA molecules2020

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Mutsuro-Aoki, Kokoro Hamachi, Ryodai Kurihara, Koji Tamura
    • 雑誌名

      Biosystems

      巻: 197 ページ: 104206

    • 査読あり / オープンアクセス

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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