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(In Japanese)構造ゲノム科学およびプロテオミクスに基づく新規の遺伝暗号翻訳装置の同定と機能発現メカニズムの解明

Research report code R070000211
File No. R070000211
Posted date Apr 11, 2008
  • (In Japanese)濡木 理
  • (In Japanese)東京工業大学大学院生命理工学研究科
Research organization
  • (In Japanese)東京工業大学大学院生命理工学研究科
Report name (In Japanese)構造ゲノム科学およびプロテオミクスに基づく新規の遺伝暗号翻訳装置の同定と機能発現メカニズムの解明
Technology summary (In Japanese)遺伝子に蓄えられた遺伝情報は、遺伝暗号の翻訳過程における精密な酵素反応の集積により、正確にタンパク質として合成され、生命に必須な機能を発揮する。特にトランスファーRNA(tRNA)が,mRNA上のコドンに,対応したアミノ酸を運搬することで正確な遺伝暗号の翻駅が保証されている。tRNA自体にはアミノ酸を選択的に結合する能力はなく,アミノアシルtRNA合成酵素(aaRS)がアミノ酸とtRNAを厳密に認識し,正しい組み合わせのアミノアシルtRNAを合成している。aaRSがtRNAを正確に認識するためには,tRNAが正しい長さにプロセシングを受け,様々な転写後修飾を受けて,tRNAが成熟する必要がある。本研究では,tRNAのプロセシング,転写後修飾,アミノアシル化に働く酵素とtRNA(前駆体)の複合体のX線結晶構造解析を行い、遺伝暗号翻訳のメカニズムを原子分解能のレベルで解明することを目指した。さらに,各ステップで,酵素群が機能的統合により超分子複合体(プロセソーム、モディフォソーム、アミノアシルソーム)を形成することを想定し、これを同定し構造解析することを目的として研究を遂行した。

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Research field
  • Molecular structure
  • Gene expression
Published papers related (In Japanese)(1) “Mechanism of molecular interactiens for tRNAVal recognition by valyl-tRNA synthetase” S. Fukai, O. Nureki, S. Skine, A. Shimada, D. G. Vassylyev, and S. Yokoyama, RNA. 8, 100-111 (2003).
(2) “ATP-binding by glutamyl-tRNA synthetase is switched to the productive mode by tRNA binding.” S, Sekine, O. Nureki, S. Bernier, R. Chenevert, J. Lapoiote, D. G. Vassylyev, and S. Yokoyama, EMBO J., 23. 1-13 (2003).
(3) “Alternative tertiary structure of tRNA for recognition by a posttranscriptional modification enzyme.” R. Ishitani, O. Nureki, N. Nameki, N. Okada, S. Nishimura, and S. Yokoyama Cell, 113. 383-394. (2003). * 2003年5月2日付の日刊工業新聞に掲載される
(4) “Structural basis for orthogonal tRNA specificities of tyrosyl-tRNA synthetses for genetic-code expansion”T. Kobayashi, O. Nureki, R. Ishitani, A. Yaremchuk, M. Tukalo, S. Cusack, K. Sakamoto and S. Yokoyama Nature Struct. Biol. 10, 425-432 (2003).
(5) “Crystal structure of the tRNA processing enzyme RNase PH from Aquifex aeolicus.” R. Ishii, O. Nureki and S. Yokoyama J. Biol. Chem. 278. 32397-32404 (2003).
(6) “Activaiion of the pyrrolysine suppressor tRNA requires formation of ternary complex with class I and class II lysyl-tRNA synthetases” C. Polyvarpo, A. Ambrogelly, B. Ruan, D. Tumbla-Hansen, S. F. Ataide, R. Tshitani, S. Yokoyama, O. Nureki, M. Ibba and D. Soell Mol. Cell. 12, 287-294 (2003).
(7) “Divergent evolution of trinucleotide polymerization revealed by an archaeal CCA-adding enzyme structure” M. Okabe, K. Tomita, R. Ishitani, R. lshii, N. Takeuchi, F. Arisaka, O. Nureki* and S. Yokoyama (*corresponding author) EMBO J. 22, 5913-5927 (2003).
(8) “A short peptide insertion crucial for angiostatic activity of human tryptophanyl-tRNA synthetase” Y. Kise, S. W. Lee, S. G. Park, S. Fukai, T. Sengoku, R. Ishii, S. Yokoyama, S. Kim and O. Nureki Nature Struct. & Mol. Biol., 11, 149-156 (2004). * 2004年1月13日付の日刊工業新聞、 2004 年5月21日付の科学新聞に掲載される
(9) “Deep knot structure for construction of active site and cofactor binding site of tRNA modification enzyme” O. Nureki, K. Watanabe, S. Fukai, R. Ishii, Y. Endo, H. Hori, and S. Yokoyama Structure, 12, 593-602 (2004).
(10) “Structural basis for template-independent RNA polymerization” K. Tomita, S. Fukai, R. Ishitani, T. Ueda, N. Takeuchi, D. G. Vassylyev, and O. Nureki Nature, 430, 700-704 (2004). * 2004年8月5日付の日刊工業新聞に掲載される、 Nature Struct. & Mol. Biol.誌 News and Viewsで紹介される (Vol. 11 , p807-808 (2004))
(11) “Reles of conserved amino acid sequence motifs in the SpoU (TrmH) RNA methyltransferase family” K. Watanabe, O. Nureki*, S. Fukai, R. Ishii, H. Okamoto, S. Yokoyama, Y. Endo, and H. Hori* J Biol Chem. 280, 10368-10377 (2005). (*corresponding author)
(12) “Structural basis for lysidine formation by ATP pyrophosphatase accompanied with a lysine-specific loop and a tRNA-recognition domain” K. Nakanishi, S. Fukai, Y. Ikeuchi, A Soma, Y. Sekine, T. Suzuki, and O. Nureki Proc. Natl. Acad. Sci. USA 21, 7487-7492 (2005).
(13) “Recent progress of structural biology of tRNA processing and modification” K. Nakanishi and O, Nureki Mol. Cells 19, 157-166 (2005).
(14) “Structural basis for anticodon recognition by methionyl-tRNA synthetase” K. Nakanishi, Y. Ogiso, S. Fukai and O. Nureki Nat. Struct. Mol. Biol. in press.
(15) 「tRNA プロセシング・修飾酵素の構造生物学」 濡木理 細胞工学 22巻 951-955 (2003).
(16) 「細胞の生と死を統括するアミノアシル tRNA 合成酵素複合体」 濡木理 蛋白質核酸酵素 50巻 1264-1270 (2005)
Research project
  • Precursory Research for Embryonic Science and Technology.;Structure and Function of Biomolecules
Information research report
  • (In Japanese)濡木 理. 構造ゲノム科学およびプロテオミクスに基づく新規の遺伝暗号翻訳装置の同定と機能発現メカニズムの解明. 2005年度“たんぱく質関連領域”合同シンポジウム 要旨集 「生体分子の形と機能」, 2005. p.57 - 61.