新規リボソーマルRNA修飾の同定および機能解析

新型核糖体 RNA 修饰的鉴定和功能分析

基本信息

批准号：
11J09964
负责人：
木村聡
金额：
$ 0.83万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J09964/
关键词：
rRNA 転写後修飾リボソーム RNA修飾ヒドロキシル化

项目摘要

生体内においてタンパク質合成を司るリボソームはリボソーマルRNAと呼ばれるRNA(rRNA)とタンパク質からなる超分子複合体である。リボソームの生合成過程においてrRNAは様々な化学修飾を受けることが知られている。リボソームはすべての細胞において必須な分子機械であるが、その修飾に着目した研究は少なく、依然その機能や意義については未知な部分が多く残されている。当該研究員はバクテリアにおけるリボソームの新たな機能調節機構の発見を目指し、rRNAの転写後修飾の研究を行った。当該研究員はシチジンの5位にヒドロキシル基が付加された5-ヒドロキシシチジン(ho^5C)に着目した。このho^5Cの興味深い点として、修飾率が100%ではないことが挙げられる。このことは細菌が修飾の導入されたリボソームと導入されていないリボソームを使い分けているという新たな可能性を示している。しかしその修飾率の調節および修飾の機能は依然わかっていないため、当該研究員はho^5Cの形成機構および機能に焦点を絞り解析を行った。まず当該研究者は鉄硫黄クラスター生合成がho^5Cの形成に関与していることを突き止めた。鉄硫黄クラスターを有するタンパク質の活性が細胞内の鉄イオン濃度に依存する例が知られているが、研究員はキレーターを用いた実験によりho^5Cの形成が鉄イオンの濃度に依存していることを突き止めた。この結果は環境中の鉄の枯渇、および再供給によりrRNAの修飾効率が変動するという興味深い現象を示唆している。鉄イオンが変動する環境の一つとして宿主の動物細胞への感染が挙げられる。実際、病原性細菌であるサルモネラ菌を用いた感染実験を行ったところ、修飾欠損株において宿主細胞への侵入性の上昇が観察され、ho^5Cが感染性を調節していることが示唆された。本研究はho^5Cの修飾率の調節機構、および機能の一端が明らかとし、さらには細菌がリボソームの修飾を介して、感染性をコントロールしているという新たな概念を提起している。

控制蛋白质合成的核糖体是由RNA（RRNA）和蛋白质（称为核糖体RNA）组成的超分子复合物。众所周知，rRNA在核糖体的生物合成过程中经历了多种化学修饰。核糖体是所有细胞中必不可少的分子机器，但是几乎没有研究其修饰的研究，并且关于它们的功能和重要性仍然未知。研究人员研究了RRNA的转录后修饰，旨在发现细菌中核糖体的新机制。研究人员专注于5-羟基辛丁丁（HO^5C），该羟基丁胺的羟基胞苷（HO^5C）添加到胞苷的第五位置。关于此HO^5C的一个有趣的观点是，其修饰率不是100％。这表明细菌使用不同的核糖体具有改良和非翻译核糖体的新可能性。但是，其修饰率的调制和修改函数尚不清楚，因此研究人员着重于HO^5C的形成机理和功能。首先，研究人员发现铁硫簇生物合成与HO^5C的形成有关。尽管在某些情况下，具有铁硫簇的蛋白质的活性取决于细胞中铁离子的浓度，但研究人员发现HO^5C的形成取决于使用螯合剂实验的铁离子浓度。该结果表明了一种有趣的现象，即铁在环境中的耗竭并重新供应改变了rRNA修饰的效率。铁离子波动的环境之一是宿主动物细胞的感染。实际上，观察到使用致病细菌沙门氏菌的感染实验会增加对修饰缺乏菌株中宿主细胞的侵入性，这表明HO^5C调节感染性。这项研究揭示了HO^5C调制速率的机制和功能，还提出了一个新概念，即细菌通过核糖体修饰控制感染性。