新しいｔＲＮＡ様低分子ＲＮＡの機能解析

2012 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24657114
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 研究機関: 弘前大学
• 研究代表者: 武藤 あきら 弘前大学, 農学生命科学部, 研究員 (80034635)
• 研究分担者: 牛田 千里 弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (50250593) ; 姫野 俵太 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (80208785)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: tRNA / mRNA / 翻訳 / 転写 / タンパク質 / 大腸菌 / ストレス / 遺伝子発現

研究概要

ゲノム配列の解析から大腸菌すべての種に保存されているtRNA様の配列を発見した。この配列は、tRNAのクローバーモデルの上半分(CCA-3’末端、アミノ酸受容ステム, Dアーム, Tアーム)とそっくりの二次構造を取りうるが、中央部分はtRNAの下半分(アンチコドンアームとバリアブルアーム)はtRNAと大きく異なる。ノーザン解析 の結果、この配列がRNAとして細胞内で発現していることを確認したので、txRNAと名付けて、解析を開始した。本研究は、分子遺伝学的手法ならびに生化学的手法を使ってその構造と機能を解析することを通して、細胞内での働きと、それに関与する生体内反応と分子メカニズムを明らかにすることを目的とする。
本年度はこのRNAを単離することから始めたが、発現量が少なく、困難を極めた。しかも、ノーザン解析からその配列がtRNAサイズより長く（約200塩基）で転写され、代謝的に不安定なRNAであることから、tRNA様の構造自体が機能単位ではなく、mRNAの一部である可能性が出てきた。実際、txRNA配列を含む転写産物が、60アミノ酸からなるペプチドをコードしており、それが翻訳されうることを、LacZ-fusion実験等で明らかにした。従って本研究は、当初の予想とは全く異なる展開となったが、tRNA様配列をコード領域にもつmRNAの始めての発見となり、より興味深いテーマに発展したといえる。今後、その翻訳産物の検出、その構造、機能の解析を進める。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の予想とは異なる展開となったが、着実にデータを積み重ねており、興味ある進展が予想される。

今後の研究の推進方策

１．tRNA様配列を含む転写産物(RNA)がmRNAであることの最終証明として、その産物をin vitroとin vivoの系を用いて検出する。
２．この遺伝子と産物の生理的機能を様々な生理的条件下での欠損株や大量発現株を用いて明らかにする。

次年度の研究費の使用計画

消耗品の購入に使用する。

研究成果

• [雑誌論文] Dissecting the in vivo assembly of the 30S ribosomal subunit reveals the role of RimM and general features of the assembly process. (2013)
  • 著者名/発表者名: Guo, Q., Goto, S., Chen, Y., Feng, B., Xu, Y., Muto, A., Himeno, H., Deng, H., Lei, J., Gao, N.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 41 ページ: 2609-2620
  • DOI: 10.1093/nar/gks1256
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rice Annotation Project Database (RAP-DB): an integrative and interactive database for rice genomics (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakai H, Lee SS, Tanaka T, Numa H, Kim J, Kawahara Y, Wakimoto H, Yang CC, Iwamoto M, Abe T, Yamada Y, Muto A, Inokuchi H, Ikemura T, Matsumoto T, Sasaki T, Itoh T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 54 ページ: e6
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs183
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decoding system for the AUA codon by tRNAIle with the UAU anticodon in Mycoplasma mobile (2013)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi T, Miyauchi K, Nakane D, Miyata M, Muto A, Nishimura S, Suzuki T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 41 ページ: 2621-2631
  • DOI: 10.1093/nar/gks1344
  • 査読あり
• [雑誌論文] GTPases involved in bacterial ribosome maturation (2013)
  • 著者名/発表者名: Goto, S., Muto, A., Himeno, H
  • 雑誌名: J. Biochem. 巻: 未定 ページ: 未定
  • DOI: 10.1093/jb/mvt022
  • 査読あり
• [雑誌論文] ２つの機能を有するtmRNAによる細菌の翻訳解消システム (2013)
  • 著者名/発表者名: 姫野俵太、栗田大輔、武藤昱
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 31 ページ: 未定
• [雑誌論文] In vitro trans-translation assay. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kurita, D., Muto, A., Himeno, H.
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 905 ページ: 311-325
  • DOI: 10.1007/978-1-61779-949-5_20
  • 査読あり
• [学会発表] リボソームを介した浸透圧耐性機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 樽澤武房
  • 学会等名: 第2回リボソームミーティング
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130328-20130329
• [学会発表] 細菌リボソーム30Sサブユニットの生合成に関与する因子群の機能 (2013)
  • 著者名/発表者名: 後藤史門
  • 学会等名: 第2回リボソームミーティング
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130328-20130329
• [学会発表] tmRNA/SmpBによる停滞したリボソームの認識機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 栗田大輔
  • 学会等名: 第2回リボソームミーティング
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130328-20130329
• [学会発表] Decoding system for the AUA codon by tRNAIle bearing the UAU anticodon in Mycoplasma mobile (2012)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi, T.
  • 学会等名: XXIV tRNA conference
  • 発表場所: Olmue, Chile
  • 年月日: 20121202-20121206
• [学会発表] Interplay of a GTPase and a ribosome-binding factor on the 30S subunit during a late stage of the bacterial ribosome biosynthesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Goto, S.
  • 学会等名: The 9th International Conference on Ribosome Synthesis
  • 発表場所: Banff
  • 年月日: 20120822-20120826
• [学会発表] The first translocation in trans-translation (2012)
  • 著者名/発表者名: Takada, K.
  • 学会等名: 第14回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20120718-20120720
• [学会発表] 線虫SL1トランス－スプライシングは生殖細胞でより活発？ (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤新
  • 学会等名: 第14回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20120718-20120720
• [図書] 弘前大学知の散歩道 (2012)
  • 著者名/発表者名: 姫野俵太
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: 弘前大学出版会
• [備考] 弘前大学農学生命科学部分子生命科学科分子生物学研究室
  • URL: http://hirosaki-rna.org/