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鋳型なしＲＮＡ合成、正しい配列維持の分子機構解析
【バイオ】発信：2008/07/30(水) 11:58:23
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産業技術総合研究所生物機能工学研究部門機能性核酸研究グループの富田耕造研究グループ長、董雪松産総研特別研究員、沼田倫征研究員らの研究グループは、転移ＲＮＡ（ｔＲＮＡ）鎖末端の３つのヌクレオチド配列・ＣＣＡをＤＮＡの鋳型なしで作る『ＣＣＡ付加酵素』が、Ａを付加する最終段階に、それまでに付加（合成）されたＣＣまでの配列を確認することで、配列のエラーを少なくしていることを明らかにした。ＥＭＢＯジャーナルの７月２３日号に掲載された。
ｔＲＮＡは、タンパク質を合成するアミノ酸を運ぶＲＮＡ１本鎖で、３０〜４０種が細胞内で働いている。このＲＮＡの’３末端すべてにはＣＣＡ配列があり、末端のＡ塩基にアミノ酸が結合して、必要な場所にアミノ酸を輸送する。ｔＲＮＡの大部分は、ＤＮＡ鎖を鋳型にして合成されるが、ＣＣＡ配列は、ＤＮＡ鎖の鋳型なしに『ＣＣＡ付加酵素』によって作られる。このＣＣＡ配列はｔＲＮＡがタンパク質合成で機能するために必須なものだ。
ＣＣＡ付加酵素のようなＤＮＡ鎖の鋳型を使わないＲＮＡ合成酵素は、間違ったヌクレオチドが末端に付いた際、それを校正・削除する機能を持っていない。そのため、どのようにＣＣＡ付加酵素が誤った配列を作らないようにしているかは謎だった。
そこで研究グループは、’３末端に誤ったヌクレオチドを導入したＲＮＡとＣＣＡ付加酵素との複合体11種のＸ線結晶構造解析と生化学的解析を行ったところ、ＣＣＡ付加酵素は、１番目にＣ以外のヌクレオチドを付加しても間違いを認識せず２番目の付加反応を起こしてしまうが、最後のＡ付加反応は強く抑制することがわかった。さらに、ＲＮＡ末端配列がＣＣかＣＵの時だけＡ付加反応が進行した。
ＣＣＡ付加酵素は、Ｃを付加すると開いた構造から閉じた構造に変化し、ＲＮＡ末端が反転しながら反応が進行する。一方、Ａを付加すると酵素は、閉じたままでＲＮＡ末端も反転したままになる。今回、Ｘ線結晶構造解析で、２番目のＣ付加反応は１番目にＣが付いていなくても起こることが構造からも実証できた。また、最後の３番目にＡが付加される際に、閉じた酵素とＲＮＡ末端が１、２番目でＣがキチンと付加されているかを確認していることがわかった。ＣＣ以外のヌクレオチドが付加された場合は、ＡとＲＮＡ末端間で立体障害などが起きてしまう。
これらの結果から最後のＡ付加には、最初のヌクレオチドＣ74と酵素がワトソン・クリック様水素結合を形成し、２番目のヌクレオチドの大きさやＣ75と酵素との水素結合を形成することが必須となることが判明した。
今後は、ＤＮＡ鋳型を用いない他のＲＮＡ合成酵素についても今回と同様に解析を進めていくという。（科学、7月18日号4面）
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