エンザイム型RNase P（PRORP）によるtRNA成熟化反応の構造基盤解明

酵素の多様性とダイナミックな分子進化に関する知見を得るために、本研究計画は、エンザイム型RNase Pに注目し研究を進めいている。エンザイム型RNase Pは、「PRORP」と「HARP」の2種類が存在することが近年明らかになっている。そこで本研究計画では、エンザイム型RNase P-基質複合体の立体構造を決定し、エンザイム型RNasePの反応機構の構造基盤を原子レベルで解明することを目指している。前年度に細菌・古細菌のもつエンザイム型RNase P、「HARP」の酵素単独構造をクライオ電子顕微鏡単粒子解析によって決定しており、本年度は、その反応機構の詳細を解明するために、基質tRNA前駆体との複合体構造の決定に成功した。この酵素は12量体を形成することによって、巨大RNAからなるリボザイム型と同じようにtRNA特有のエルボー領域を認識して、tRNA前駆体の特異的切断を達成していた。これは収斂進化の結果であり、RNAの役割がタンパク質へ移行する過程で、最小のタンパク質でも機能を持つための生命の戦略と考えることができる。更に、単細胞藻類のもつPRORPの酵素単独の構造もX線結晶構造解析により決定し、PRORPの多様性に関する知見も得ることに成功した。

酵素の多様性とダイナミックな分子進化に関する知見を得るために、本研究計画は、エンザイム型RNase Pに注目し研究を進めいている。エンザイム型RNase Pは、「PRORP」と「HARP」の2種類が存在することが近年明らかになっている。そこで本研究計画では、エンザイム型RNase P-基質複合体の立体構造を決定し、エンザイム型RNasePの反応機構の構造基盤を原子レベルで解明することを目指している。前年度に細菌・古細菌のもつエンザイム型RNase P、「HARP」の酵素単独構造をクライオ電子顕微鏡単粒子解析によって決定しており、本年度は、その反応機構の詳細を解明するために、基質tRNA前駆体との複合体構造の決定に成功した。この酵素は12量体を形成することによって、巨大RNAからなるリボザイム型と同じようにtRNA特有のエルボー領域を認識して、tRNA前駆体の特異的切断を達成していた。これは収斂進化の結果であり、RNAの役割がタンパク質へ移行する過程で、最小のタンパク質でも機能を持つための生命の戦略と考えることができる。更に、単細胞藻類のもつPRORPの酵素単独の構造もX線結晶構造解析により決定し、PRORPの多様性に関する知見も得ることに成功した。