伸長因子EF-TuによるTアームを欠くtRNAの認識機構

延伸因子EF-Tu识别缺失T臂的tRNA机制

• 批准号: 13780481
• 负责人: 大槻 高史
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-13780481/
• 关键词: tRNA; 伸長因子; EF-Tu; ミトコンドリア; 線形動物; 翻訳; 蛋白質合成系; tRNA; 伸長因子; EF-Tu; ミトコンドリア; 線形動物; 翻訳; 蛋白質合成系

細菌のEF-Tuの研究から、EF-TuはアミノアシルtRNAのアクセプターアームとTアームを認識していることが知られている。線形動物ミトコンドリアにおいてはEF-Tuとの相互作用に必要と思われるTアームを欠失したtRNAが存在している。線形動物ミトコンドリアでは22種類存在するtRNAのうち、20種類がTアームの欠けたtRNAで、残る2種類はDアームを欠失したtRNAであり、それぞれEF-Tu1とEF-Tu2という2種類のEF-Tuにより認識されることが分かっている。本研究では、これらのtRNAのEF-Tuによる認識機構を調べることにより、RNA構造の短縮化が蛋白質によってどのように補われているかを考察することを目的としている。前年度は、EF-Tu1によるTアームを欠いたtRNAの認識機構の解明に取り組み、EF-Tu1は通常と異なるC末端延長部分により、標準的なEF-Tuが結合する部位以外にtRNAL字構造の内側部分を認識していることを明らかにした。本年度は、以上をふまえて、更に研究を進めた。1)EF-Tu1とtRNAの相互作用を分子レベルで明らかにするため、EF-Tu1のC-末端部分(約150残基)のNMRによる立体構造解析に取り組み、解析に必要なスペクトルを揃えるところまで到達した。2)EF-Tu2によるDアームの欠けたtRNAの認識について調べた。全く同じtRNA部分を持つセリルtRNA、アラニルtRNA、バリルtRNAを用意し、これらに対する結合を調べたところ、EF-Tu2はセリルtRNAのみを認識することがわかった。通常のEF-Tuは全てのアミノアシルtRNAと結合するため、セリン特異的な認識は極めて珍しい例である。線形動物ミトコンドリアではDアームの欠けたtRNAはセリンtRNAのみであるため、EF-Tu2はこれに対応したものと思われる。以上のように、Tアームの欠けたtRNAには、新しいtRNA認識部位をもつEF-Tuが対応し、Dアームの欠けたtRNAには、アミノ酸特異的認識を行うEF-Tuが対応していることが明らかになった。動物ミトコンドリアには通常のtRNAと異なる多様なtRNAが存在し、それらがどのように機能しているかは謎であったが、本研究で明らかにしたようにEF-Tuが共進化してtRNA構造の欠損を補っていることが、一つの答えだと考えられる。

对细菌EF-TU的研究表明，EF-TU识别氨基酰基TRNA的受体和T臂。在线性动物线粒体中，存在带有T-arms的TRNA被认为是与EF-TU相互作用所必需的。在线性动物线粒体中的22种类型的TRN中，有20个是TRNA，而T-arm丢失了，而其余两种类型的TRNA则是TRNA，而D-ARM缺失，并且已经发现它们被两种类型的EF-TU，EF-TU，EF-TU1和EF-TU2识别。这项研究旨在通过检查这些TRNA的EF-TU识别机制来检查蛋白质如何补偿RNA结构的截断。在上一年，我们努力阐明了EF-TU1缺少T-arm的TRNA的识别机理，并透露EF-TU1识别TRNA结构的内部部分，除了它的canonical EF-TU结合的位置，其由于其异常的C末端延伸。今年，我们根据上述进行了进一步的研究。 1）为了阐明在分子水平上EF-TU1与tRNA之间的相互作用，我们对EF-TU1的C末端部分进行了NMR分析（约150个残基），并达到了我们能够使分析所需的光谱保持一致的点。 2）我们研究了EF-TU2对D-ARM缺少的TRNA的识别。我们制备了具有完全相同的tRNA部分的Seryl tRNA，丙基tRNA和瓣膜tRNA，并检查了它们与这些部分的结合，并发现EF-TU2仅识别Seryl TRNA。由于正常的EF-TU与所有氨基酰基TRNA结合，因此丝氨酸特异性识别是一个极为罕见的例子。在线性动物线粒体中，唯一缺乏D-ARM的tRNA是丝氨酸tRNA，因此EF-TU2似乎与此相对应。如上所述，已经揭示了具有新的tRNA识别位点的EF-TU对应于缺乏T-ARM的TRNA，并且执行氨基酸特异性识别的EF-TU对应于缺乏D-ARM的TRNA。在动物线粒体中，有多种与正常TRNA不同的TRNA，这是一个谜，它们的功能是一个谜，但是一个答案是EF-TU共同发展以补偿TRNA结构中的缺陷，如本研究所示。