RNA-蛋白質複合体マシーナリー・リボソームの構造研究

RNA-蛋白质复合物机械核糖体的结构研究

• 批准号: 11169201
• 负责人: 田中 勲
• 金额: $ 45.31万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11169201/
• 关键词: リボソーム; RNA結合蛋白質; L5; リボソーム蛋白質; eIF-5A; S7; L13; X線結晶構造解析

本年度の研究では,好熱菌Thermus thermophilus由来リボソームタンパク質L5と5S rRNA断片との複合体の2.5Å分解能結晶構造および超高度好熱古細菌Pyrococcus horikoshii由来真核生物翻訳因子eIF-5Aホモログ(Pho IF-5A)の2.0Å分解能結晶構造を決定した.我々は前年度の研究で,大サブユニットの結晶構造では一部決定されていない,リボソームタンパク質L5の完全な結晶構造を明らかにした.本年度は,より詳細な核酸タンパク質複合体の安定化とRNA-タンパク質認識に関する知見を得るため,L5と5S rRNA断片との複合体の結晶構造解析を行った.L5は保存された5S RNAループ-アミノ酸残基同士の水素結合による特異的で強固な相互作用により結合し,非結合型L5と比較してRNA結合による有意な構造変化は見られなかった.また,結晶格子中で隣接したL5は1分子のRNA断片を共有して結合し,本来23SrRNAと結合する湾曲したβシート表面において同様な結合様式で2重らせんRNA部分と非特異的に結合することも確認された.これらの2領域における5S rRNA-L5-23S rRNA相互作用はサブユニット構造における安定化を示唆している.真核生物翻訳因子eIF-5Aは細胞の増殖と生存に関与し,機能的な修飾アミノ酸,ハイプシンを含むことが知られている.eIF-5Aは2つのドメイン(N-ドメイン,C-ドメイン)から構成される.本研究の好熱古細菌eIF-5A(Pho IF-5A)ホモログと,既報の二種の古細菌由来eIF-5Aホモログとを比較すると,ハイプシン修飾部位を含むN-ドメインはアミノ酸配列および立体構造ともによく一致しているが,それに対してC-ドメインの配列保存性は低く,立体構造は一致していなかった.さらにPho IF-5A結晶格子に含まれる独立した3分子を比較すると,同様にC-ドメインが異なる立体配座をとりうることが明らかとなった.このドメイン間の可動性を解析したところドメイン間リンカーの自由度は7°であった.分子表面に関して,N-ドメインは正電荷に,C-ドメインは負電荷に偏っていることから,各ドメインがタンパク質,核酸のいずれにも相互作用し,その機能に可動性が関与していることを示唆する.

在今年的研究中，我们确定了嗜热细菌嗜热细菌的核糖体蛋白L5复合物和5S rRNA碎片的2.5Å分辨率晶体结构，以及来自真核转移因子EIF-5A同源物（Pho if-5a）的2.0Å分辨率晶体结构（pho if-5a）的2.0Å分辨率晶体结构。 Horikoshii。在上一年的研究中，我们揭示了核糖体蛋白L5的完整晶体结构，该结构尚未部分由大亚基的晶体结构确定。在今年的研究中，我们对L5和5S rRNA片段的络合物进行了晶体结构分析，以获取有关核酸蛋白复合物和RNA蛋白识别的稳定性的更详细信息。 L5是一种保守的5s 5s，由于RNA环 - 氨基酸残基之间的氢键键，与特异性和稳健的相互作用结合，与未结合的L5相比，没有观察到RNA结合引起的显着结构变化。还可以证实，晶格中的相邻L5具有一个RNA片段的一个分子，并在弯曲的β-片表面上的类似结合模式下与双螺旋RNA部分进行非特异性结合，最初与23S rRNA结合。这两个区域中的5S rRNA-L5-23S rRNA相互作用表明亚基结构稳定。真核翻译因子EIF-5A参与细胞增殖和存活，并且已知含有功能改良的氨基酸，Hypsin。 EIF-5A由两个域（N域，C域）组成。这项研究中的嗜热古细菌EIF-5A（PHO）。与先前报道的两个源自考古学的EIF-5A同源物比较IF-5A）同源物时，含有催眠修饰位点的N域在氨基酸序列和构象中都很好地匹配，而C-domain的序列保守性较低，构型不一致。此外，当比较pHO IF-5A晶体晶格中包含的三个独立分子时，据表明，C域可能同样采用不同的构象。当分析这些结构域之间的迁移率时，域间接头的自由度为7°。关于分子表面，N-域偏向正电荷，C域是负电荷，表明每个结构域都与蛋白质和核酸相互作用，并且迁移率参与其功能。

项目成果

伊藤啓: "分子生物学への招待"鈴木範男,田中勲,矢沢洋一. 227 (2002)

伊藤圭：《分子生物学的邀请》铃木纪雄、田中功、矢泽洋一 227 (2002)。

Harumi Hosaka et al.: "The structure of the archaebacterial ribosomal protein S7 and its possible interaction with 16S rRNA"J. Biochem.. 130. 695-701 (2001)

Harumi Hosaka 等：“古细菌核糖体蛋白 S7 的结构及其与 16S rRNA 的可能相互作用”J.

A.Suzuki et al.: "Crystal structures of the ribonuclease MC1 from bitter gourd seeds, complexed with 2'-UMP or 3'-UMP, reveal structural basis for uridine specificity"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 275. 572-576 (2000)

A.Suzuki 等人：“来自苦瓜种子的核糖核酸酶 MC1 的晶体结构，与 2-UMP 或 3-UMP 复合，揭示了尿苷特异性的结构基础”Biochem.Biophys.Res.Commun.. 275. 572

Yoshiaki Yasutake et al.: "Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of monomeric isocitrate dehydrogenase by the MAD method using Mn atoms"Acta Cryst.. D57. 1682-1685 (2001)

Yoshiaki Yasutake 等人：“通过使用 Mn 原子的 MAD 方法对单体异柠檬酸脱氢酶进行结晶和初步 X 射线衍射研究”Acta Cryst.. D57。

Masaaki Sokabe: "The X-ray Crystal Structure of Pyrrolidone-Carboxylate Peptidase from Hyperthermophilic Archaea Pyrococcus horikoshii"J. Struct. Funct. Genomics.. 2. 145-154 (2002)

Masaaki Sokabe：“来自超嗜热古生菌堀越火球菌的吡咯烷酮羧酸肽酶的 X 射线晶体结构”J。