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メチル基転移酵素の多くは、S-adenosyl-L-methionine(AdoMet)を補酵素として、核酸、糖、タンパク質など、生体高分子の様々な部位を修飾する。tRNA分子の成熟化において、メチル基転移修飾は最も基本的な必須の酵素反応であり、基質tRNAの塩基特異的に非常に多くの酵素が存在する。研究代表者は、tRNAメチル基転移酵素と人工補酵素のAdoMet類似体を用いて、メチル基以外の非天然官能基がtRNA分子に高効率で取り込まれることを確認した。今年度、特定の短鎖リンカーを結合させたAdoMet類似体を新たに有機化学合成し、tRNAのセントラルコア領域26位のグアノシンを修飾する古細菌型Trm1メチル基転移酵素が、新たな非天然官能基をtRNA基質に直接に取り込むことを確認した。非天然官能基末端を蛍光標識することで、tRNA基質の均一な蛍光標識試料を準備し、tRNA・タンパク質複合体の蛍光結晶を作成した。大型放射光SPring-8のマイクロビームBL32XUビームラインにて、レーザー照射により結晶からの蛍光発色の観測に成功し、微小結晶X線回折測定法の開発に目途を付けた。また、人工官能基を転移出来るメチル基転移酵素の種類数を増やすため、新たに真正細菌型Trm1メチル基転移酵素と大腸菌MnmCメチル基転移酵素の結晶も作成しX線結晶構造解析に成功した。結晶構造モデルから、メチル基転位酵素の触媒ポケットにて、人工官能基がどのように立体障害を避けているか分析し、特定の転移効率の低い酵素において変異体デザインの最適化法を見出した。
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