RNA合成酵素複合体の機能構造解析

RNA合酶复合物的功能结构分析

• 批准号: 22247015
• 负责人: 富田 耕造
• 金额: $ 13.06万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22247015/
• 关键词: RNA合成酵素群; 構造-機能; 鋳型非依存的; 鋳型依存的; X線結晶; 翻訳因子

本研究では鋳型非依存的RNA合成酵素群と翻訳因子と複合体を形成して機能する鋳型依存的RNA合成酵素群の構造一機能解析を行い、これらの酵素のRNA合成における基質特異性の分子基盤や翻訳因子のRNA合成の役割を明らかにすることを目的としている。本年度は、真正細菌由来のポリA付加酵素単体およびATPとの複合体のX線結晶構造解析を行った。ポリA付加酵素の活性触媒ドメイン、ヌクレオチド結合部位の構造はCCA付加酵素のそれと非常に似通っていたが、ヌクレオチド結合部位内のヌクレオチド認識に関わるアミノ酸の構造が異なっていた。ポリA付加酵素ではこれらのアミノ酸が、活性部位の他のアミノ酸と分子内水素結合を形成し、ヌクレオチド結合部位が固い構造をとっており、その結果、ヌクレオチド結合ポケットの形と大きさがATPのみに適したものになっており、保存されたふたつのアミノ酸のうちひとつのアミノ酸のみがヌクレオチドの塩基認識に用いられていた。ポリA付加酵素の、固いヌクレオチド結合ポケット構造の維持は、ヌクレオチド結合ドメインとRNA結合ドメインとの相互作用によることが示唆された。また、Qβレプリケースのコア複合体の複合体形成分子機構を解明するために、コア複合体のX線結晶構造解析を行い、構造を決定した。EF-Tu、EF-Tsはβサブユニットと疎水的相互作用し、コア複合体の中のβサブユニットの活性触媒コアの構造が維持されていた。生化学的解析から、EF-Tu、Tsとβサブユニットの相互作用は、コア複合体形成に必要であり、EF-Tu、Tsがシャペロン機能を有していることを明らかにした。鋳型RNA、合成されたRNA、付加されるヌクレオチドのコア複合体活性部位へのモデルから、コア複合体内のEF-Tuが、RNA合成のプロセッシブなRNA伸長反応を促進する"Modulator"としての、翻訳過程での役割を越えた、新たな機能を有する可能性を提示した。

这项研究旨在分析模板依赖性的RNA合成酶的结构和功能结构，这些酶通过与模板独立的RNA合酶和翻译因子形成复合物，并阐明这些酶RNA合成中底物特异性的分子基础，以及这些酶的RNA合成以及翻译因子RNA合成的作用。今年，仅在衍生的Polya添加酶和与ATP的复合物上进行X射线晶体结构分析。 Polya添加酶的活性催化结构域和核苷酸结合位点的结构与CCA添加酶的结构非常相似，但是在核苷酸结合位点内参与核苷酸识别的氨基酸的结构不同。在Polya添加酶中，这些氨基酸与活性位点中其他氨基酸的分子内氢键形成，核苷酸结合位点具有固体结构，导致仅适用于ATP的核苷酸结合袋的形状和大小，并且仅用于两个保守的氨基酸中的一个用于基础氨基氨基酸的基础识别。有人提出，polya加成酶的固体核苷酸结合袋结构的维持是由于核苷酸结合结构域与RNA结合结构域之间的相互作用所致。此外，为了阐明Qβ复制情况的核心复合物的复合物的分子机制，进行了核心复合物的X射线晶体结构分析以确定结构。 EF-TU和EF-TS与β亚基疏水相互作用，维持核心复合物中β亚基的活性催化核心的结构。生化分析表明，核心复合物形成需要EF-TU，TS和β亚基之间的相互作用，而EF-TU，TS具有伴侣功能。从模板RNA的模型，合成的RNA并将核苷酸添加到核心复合物的活性位点中，我们提出了核心复合物中的EF-TU具有新功能的可能性，该功能超出了其作为“调节剂”的转化过程，从而促进了RNA合成的RNA RNA扩展反应。

项目成果

Assembly of Qa viral RNA polymerase with host translational elongation factors EF-Tu and-Ts

Qa病毒RNA聚合酶与宿主翻译延伸因子EF-Tu和-Ts的组装

• 发表时间: 2010
• 期刊: Proc.Natl.Acad.Sci.USA
• 作者: Takeshita;D.;Tomito;K.
• 通讯作者: K.

Mechanism for the alteration of the substrate specificities of template-independent RNA polymerases.

• DOI: 10.1016/j.str.2010.12.006
• 发表时间: 2011-02
• 期刊: Structure
• 影响因子: 5.7
• 作者: Y. Toh;D. Takeshita;Takashi Nagaike;T. Numata;K. Tomita

鋳型非依存的RNA合成酵素の性質と、そのRNAサーベイランス機構における役割

非模板依赖性RNA合成酶的特性及其在RNA监视机制中的作用

• 发表时间: 2010
• 作者: Yamada S;Marutsuka M;Inoue M;Zhang JD;Abe S;Ishibashi K,Yamaguchi N;Eto K;小林宏充，奥野喜裕;松永 幸子;富田耕造
• 通讯作者: 富田耕造

「入門構造生物学」-放射光X線と中性子で最新の生命現象を読み解く-生命現象の理解に迫る構造生物学研究4.3翻訳

《结构生物学导论》 - 用同步辐射X射线和中子解释最新的生命现象 - 接近理解生命现象的结构生物学研究 4.3 翻译

• 发表时间: 2011
• 作者: 富田耕造;沼田倫征
• 通讯作者: 沼田倫征