Primitive functions of ubiquitin in bacteria

细菌中泛素的原始功能

• 批准号: 21K19243
• 负责人: 鴫 直樹
• 金额: $ 4.16万
• 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 Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19243/
• 关键词: ユビキチン; 翻訳後修飾; 好熱菌; 硫黄修飾塩基; tRNA

好熱菌が有する原始ユビキチンタンパク質TtuBによる、tRNA硫黄塩基の生合成制御に焦点をあて、ユビキチン翻訳後修飾のもっとも古い意義を解明する。硫黄塩基の生合成系は多数の酵素群 (TtuABCD) から構成され、真核生物のユビキチンに類似したタンパク質TtuBが硫黄を運搬している。TtuBは硫黄運搬の機能に加えて、この生合成系自体を翻訳後修飾するという機能をもつことを明らかにしている。この自己修飾が翻訳後修飾のはじまりと考えられるのでこの原始的な系の機能解明を行い、さらに真核生物のより複雑なユビキチン修飾系への進化について考察する。これまでにTtuBが翻訳後修飾 (共有結合) する、TtuA上のアミノ酸残基を複数箇所同定している。そこでこれらの残基に変異を導入することにより、TtuBが共有結合することができない変異体TtuAを発現する株を作成し、tRNA硫黄塩基量へのTtuB化修飾の影響を解析する系を構築した。細胞内に目的の変異体TtuAが十分量発現していることを確認したうえでその株のtRNA硫黄塩基量を定量した。TtuB翻訳後修飾が起こらなくなることに伴い、tRNA硫黄修飾率の低下が観測され、この結果からは翻訳後修飾により硫黄修飾が促進されることが示唆された。ただ変異を入れたことにより細胞の他の機能に影響している可能性もあり、現時点では翻訳後修飾の機能についてはっきりとした結論を得るには至っていない。今後は組換えタンパク質を用いて酵素活性を測定することなどにより明確な結論を得たい。

我们将专注于原始泛素蛋白TTUB对tRNA硫碱基生物合成的调节，并阐明了泛素翻译后修饰的最古老的意义。硫碱的生物合成系统由大量酶（TTUABCD）组成，与真核泛素相似的蛋白TTUB携带硫。除了硫转运的功能外，TTUB还具有该生物合成系统本身翻译后修饰的功能。这种自我修饰被认为是翻译后修饰的开始，因此我们将阐明这种原始系统的功能，并进一步考虑真核生物的演变为更复杂的泛素修饰系统。迄今为止，已经鉴定出了翻译后修饰的TTUA上多个氨基酸残基（共价键）。因此，通过将突变引入这些残基，构建了表达无法通过TTUB共价结合的突变体TTUA的菌株，以分析TTUB修饰对tRNA硫碱量的影响。在确认靶突变体TTUA在细胞中充分表达后，定量了菌株中的tRNA硫碱的量。由于不再发生TTUB翻译后修饰，因此观察到tRNA硫修饰率的降低，表明翻译后修饰会促进硫的修饰。但是，突变可能影响了细胞的其他功能，目前我们尚未就翻译后修饰的功能得出明确的结论。将来，我们希望通过使用重组蛋白来测量酶活性来得出明确的结论。

项目成果

酸素感受性の [4Fe-4S] クラスターを有するtRNA硫黄化酵素の機能解析とその環境適応進化機構

氧敏感[4Fe-4S]簇tRNA硫酸化酶的功能分析及其环境适应进化机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 鴫 直樹;堀谷正樹;宮内 健常;鈴木 勉;姫野 美沙緒
• 通讯作者: 姫野 美沙緒

産業技術総合研究所 細胞分子工学研究部門 最先端バイオ技術探求グループ

产业技术综合研究所细胞分子工学研究部先进生物技术探索小组

Biosynthesis and Functions of Sulfur Modifications of Transfer RNA

转移RNA的硫修饰的生物合成和功能

• 发表时间: 2022
• 作者: 小沼剛;坂本和香;高野航太郎;荒井駿佑;畔上奈々子;坂田優佑;明石知子;Shigi Naoki;Naoki Shigi
• 通讯作者: Naoki Shigi