メッセンジャ-RNA5′末端キャップ構造の形成機構と機能に関する研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63480498
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 水本 清久 東京大学, 医科学研究所, 助教授 (80092344)
• 研究分担者: 田中 道子 東京大学, 医科学研究所, 教務職員 (60114550) ; 菅野 純子 東京大学, 医科学研究所, 助手 (80192756)
• キーワード: キャップ構造 / mRNAキャッピング酵素 / mRNAグアニル酸転移酵素 / RNA5'-トリホスファタ-ゼ / RNAポリメラ-ゼII / 転写開始複合体 / 酵素-GMP共有結合中間体

研究概要

真核細胞mRNAキャップ構造の形成には少くとも4種類の一連の酵素活性が関与する。このうち、キャップ構造の基本骨格(G(5')pppN-)形成にあずかるmRNAキャッピング酵素は、mRNAグアニル酸転移酵素(GTase)とRNA5'-トリホスファタ-ゼ(TPase)の2種類の酵素活性を有する。本年度は、(1)酵母mRNAキャッピング酵素について、酵素化学的ならびに分子遺伝学的解析を行うと共に、(2)RNAポリメラ-ゼII(polII)による転写開始反応とキャップ形成の関連について検討を加えた。
(1)酵母(S.cerevisiae)より高度に精製したキャッピング酵素はα(52kDa)、β(80kDa)2種類のサブユニットから成り、α鎖はGTase活性を、β鎖はTPase活性を担う。α鎖によるキャップ形成反応は酵素-GMP共有結合中間体を経るが、この場合GMPは酵素リジン残基のε-アミノ基に結合していることを明らかにした。また、酵母α鎖遺伝子を単離し、これが酵母の生育にとって必須であること、染色体VII上に存在することを示した。α鎖遺伝子の構造領域(全459アミノ酸から構成)に種々の欠失突然変異を導入し、活性に必要な機能ドメインの解析を試みた、その結果、酵素-GMP中間体形成には、少くともN末端から11〜34、C末端から23〜61アミノ酸の領域が必要であった。さらに種々の変異体について検討を加えている。
(2)HeLa細胞より得た無細胞転写系を用いてpolIIによる転写の初期過程を解析した。転写開始複合体にはキャッピング酵素とmRNA(グアニン-7-)メチル基転移酵素が特異的に組み込まれており、これがpolII転写産物のみにキャッピングが起こる理由であることを明らかにした。また、polII転写開始複合体形成はATPの水解に依存することを示し、この過程に関与する因子の部分精製を開始した。

研究成果

• [文献書誌] H.Gotoh,T.Shioda,Y.Sakai,K.Mizumoto,& H.Shibuta: "Rescue of Sendai virus from viral nucleoprotein-transfected cells by infection with recombinant vaccinia viruses carrying Sendai virus L and P/C genes." virology. 171. 434-443 (1989)
• [文献書誌] K.Mizumoto,Y.Shibagaki,N.Itoh,H.Yamada,S.Nagata Y.Kaziro: "Structure and function of yeast mRNA capping enzyme." J.Cell.Biocnem.13D. 209-209 (1989)
• [文献書誌] Y.Shibagaki,N.Itoh,H.Yamada,S.Nagata Y.Kaziro,K.Mizumoto: "Messenger RNA capping enzyme:Isolation and characterization of the gene encoding yeast mRNA guanylyltransferase." J.Biol.Chem.
• [文献書誌] K,Mizumoto,Y.Shibagaki,N.Itoh,H.Yamada,S.Nagata,& Y.Kaziro(分担執筆): "Nucleic Acid Methylation(Eds.:G.Clawson,D.Willis,A.Weissbach,and P.Jones)" Alan R.Liss,Inc.,New York, (inpress)
• [文献書誌] 水本清久(分担執筆): "シリ-ズ分子生物学の進歩5,遺伝子の発現と制御II(日本分子生物学会編)" 丸善, 325 (1990)