Clp1の分子進化を模倣した人工キメラClp1の機能検証

模拟 Clp1 分子进化的人工嵌合体 Clp1 的功能验证

基本信息

批准号：
20J21288
负责人：
齋藤元文
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

Clp1は真核生物においてRNA鎖の5'末端に対して, polynucleotide kinase (PNK)活性を有しており, 前駆体tRNAスプライシングやmRNA 3'末端の形成に関与する. さらに, 真核生物にはClp1ファミリータンパク質としてNol9/Grc3が存在し, 前駆体rRNAプロセシングに寄与している. しかしながら, Clp1ファミリータンパク質がどのように分子進化を遂げ, 多様化してきたのか明らかとなっていない. また, 原核生物のClp1はRNA鎖とDNA鎖の両方にPNK活性を示すのに対し, これまで知られている真核生物のClp1はRNA鎖に限定されている傾向にあり, 真核生物の進化過程で, いつ基質特異性を獲得したのか未解明である. 本研究では, 真核生物の完全長ゲノムの大規模な分子進化解析を実施し, 推定された真核生物の初期型Clp1のPNK活性を実験的に検証した.昨年度まで, 原生生物のEuglenozoaで, 真核生物におけるClp1ファミリータンパク質進化の起源と考えられるタンパク質群を発見し, Euglenozoaで代表的なTrypanosoma brucei TREU927のClp1が, RNA鎖に対してのみPNK活性を示すことを見出した.今年度は, Clp1ファミリータンパク質に関して, 詳細なタンパク質ドメイン構造解析を実施し, 多様化の謎に迫った. その結果, 全ゲノム重複の頻度が高いと推定された種を含む魚類の真骨類や, 被子植物ではタンパク質のアイソフォームに加えて, タンパク質ドメインを部分的に改変していくことでClp1タンパク質を多様化していた. 最後に, 以上の知見をまとめ上げ, Clp1ファミリータンパク質の統合的な分子進化モデルに関する論文を国際学術雑誌に投稿した.

Clp1 在真核生物的 RNA 链 5' 端具有多核苷酸激酶 (PNK) 活性，参与前体 tRNA 剪接和 mRNA 3' 端的形成 Nol9/Grc3 作为 Clp1 家族蛋白存在，有助于前体 rRNA 加工。 .然而，Clp1家族蛋白是如何经历分子进化的，目前尚不清楚原核生物 Clp1 是否对 RNA 和 DNA 链均表现出 PNK 活性，而迄今为止已知的真核生物 Clp1 仅限于 RNA 链。尚不清楚真核生物在其进化过程中何时获得底物特异性。我们对全长真核生物基因组进行了大规模分子进化分析。我们通过实验验证了真核生物中推测的早期类型 Clp1 的 PNK 活性。直到去年，我们在原生生物眼虫中发现了一个蛋白质组，该蛋白质组被认为是真核生物中 Clp1 家族蛋白质进化的起源，并且我们发现来自代表性布氏锥虫 TREU927 的 Clp1 显示仅针对 RNA 链的 PNK 活性。我们进行了详细的蛋白质结构域结构分析，以揭开多样化的神秘面纱，结果，我们发现了硬骨鱼中的蛋白质亚型，包括估计具有高频率全基因组重复的物种，以及被子植物中的 Clp1 蛋白质。最后，我们总结了上述发现，并在国际学术期刊上发表了关于Clp1家族蛋白的整合分子进化模型的论文。