2003 Fiscal Year Annual Research Report

タンパク質に新たに見い出された結び目構造のフォールディング機構の解明

Research Project

Project/Area Number	15032209
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	濡木理東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 教授 (10272460)
Keywords	X線結晶構造解析 / トランスファーRNA / メチル基転移酵素 / 結び目構造 / フォールディング / 分子シャペロン / 高圧NMR / FRET測定
Research Abstract	すべての生物でtRNAのG18をメチル化するGm18 methyltransferase (TrmH or SpoU)の結晶構造を1.85Å分解能で決定した(Structure,2004)。その結果、その触媒ドメインには「深い三つ葉様結び目」が存在し、N末端のヘリックスとC末端のヘリックスは近づいてcoiled-coilを形成していた。変異体の反応速度論的な解析から、この結び目構造は、活性部位の形成、メチル基供与体であるS-adenosyl-methionineの結合ポケットの形成、分子の2量体化に寄与していることが明らかになった。さらに、分子が2量体を形成すると、1サブユニットのArg41がもう1サブユニットの活性部位に入り込み、そこにtRNAのG18が結合すると、そのリン酸基によってArg41が活性化され、逆にG18の2'OHのプロトンを引き抜き、活性化された2'OHがS-adenosyl-methionineのメチル基を求核攻撃するという、「RNA-dependent methylation」メカニズムを提唱することができた。この反応機構に、結び目構造が寄与していることになる。さらに、この重要な結び目構造がどのようにフォールディングするのかを明らかにするために、変性実験を行ったところ、5Mの尿素では全く変性が見られず、塩酸グアニジンを用いて変性することができた。巻き戻し実験を行ったところ、瞬時に半分の2次構造が巻き戻った中間状態になるものの、完全に巻き戻るには8時間がかかることが明らかになった。この中間状態の構造を決定するため、高圧NMRでの解析を行うとともに、このゆっくりとした巻き戻り過程をFRETを用て解析するための変異体を作成し、解析を行っている。また、この巻き戻り過程にGroEL/ESが関わっている可能性があり、結び目を作らない変異体を用いて、無細胞タンパク質合成系での巻き戻り実験を行っている。

Research Products
(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] R.Ishitani, O.Nureki, N.Nameki, N.Okada, S.Nishimura, S.Yokoyama: "Alternative tertiary structure of tRNA for recognition by a posttranscriptional modification enzyme."Cell. 113. 383-394 (2003)
[Publications] T.Kobayashi, O.Nureki, R.Ishitani, A.Yaremchuk, M.Tukalo, S.Cusack, K.Sakamoto, S.Yokoyama: "Structural basis for orthogonal tRNA specificities of tyrosyl-tRNA synthetses for genetic-code expansion."Nat.Struct.Biol.. 10. 425-432 (2003)
[Publications] R.Ishii, O.Nureki, S.Yokoyama: "Crystal structure of the tRNA processing enzyme RNase PH from Aquifex aeolicus."J.Biol.Chem.. 278. 32397-32404 (2003)
[Publications] M.Okabe, K.Tomita, O.Nureki^*, S.Yokoyama et al.(^*correspondence): "Divergent evolution of trinucleotide polymerization revealed by an archaeal CCA-adding enzyme structure."EMBO J.. 22. 5918-5927 (2003)
[Publications] Y.Kise, S.W.Lee, S.G.Park, S.Fukai, S.Kim, O.Nureki: "A short peptide insertion crucial for angiostatic activity of human try ptophanyl-tRNA synthetase"Nat.Struct.& Mol.Biol.. 11. 149-156 (2004)
[Publications] O.Nureki, K.Watanabe, S.Fukai, R.Ishii, Y.Endo, H.Hori, S.Yokoyama: "Deep knot structure for construction of active site and cofactor binding site of tRNA modification enzyme"Structure. (印刷中). (2004)
[Publications] 濡木理: "細胞工学「tRNAプロセシング・修飾酵素の構造生物学」"秀潤社. 6 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

タンパク質に新たに見い出された結び目構造のフォールディング機構の解明

Principal Investigator

濡木 理 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 教授 (10272460)

Research Products

[Publications] R.Ishitani, O.Nureki, N.Nameki, N.Okada, S.Nishimura, S.Yokoyama: "Alternative tertiary structure of tRNA for recognition by a posttranscriptional modification enzyme."Cell. 113. 383-394 (2003)

[Publications] T.Kobayashi, O.Nureki, R.Ishitani, A.Yaremchuk, M.Tukalo, S.Cusack, K.Sakamoto, S.Yokoyama: "Structural basis for orthogonal tRNA specificities of tyrosyl-tRNA synthetses for genetic-code expansion."Nat.Struct.Biol.. 10. 425-432 (2003)

[Publications] R.Ishii, O.Nureki, S.Yokoyama: "Crystal structure of the tRNA processing enzyme RNase PH from Aquifex aeolicus."J.Biol.Chem.. 278. 32397-32404 (2003)

[Publications] M.Okabe, K.Tomita, O.Nureki^*, S.Yokoyama et al.(^*correspondence): "Divergent evolution of trinucleotide polymerization revealed by an archaeal CCA-adding enzyme structure."EMBO J.. 22. 5918-5927 (2003)

[Publications] Y.Kise, S.W.Lee, S.G.Park, S.Fukai, S.Kim, O.Nureki: "A short peptide insertion crucial for angiostatic activity of human try ptophanyl-tRNA synthetase"Nat.Struct.& Mol.Biol.. 11. 149-156 (2004)

[Publications] O.Nureki, K.Watanabe, S.Fukai, R.Ishii, Y.Endo, H.Hori, S.Yokoyama: "Deep knot structure for construction of active site and cofactor binding site of tRNA modification enzyme"Structure. (印刷中). (2004)

[Publications] 濡木 理: "細胞工学「tRNAプロセシング・修飾酵素の構造生物学」"秀潤社. 6 (2003)

濡木理東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 教授 (10272460)

[Publications] M.Okabe, K.Tomita, O.Nureki^, S.Yokoyama et al.(^correspondence): "Divergent evolution of trinucleotide polymerization revealed by an archaeal CCA-adding enzyme structure."EMBO J.. 22. 5918-5927 (2003)

[Publications] 濡木理: "細胞工学「tRNAプロセシング・修飾酵素の構造生物学」"秀潤社. 6 (2003)