ヒトのミトコンドリアrRNAおよびtRNA遺伝子の進化機構RNA機能構造

人类线粒体rRNA和tRNA基因的进化机制 RNA功能结构

• 批准号: 07250211
• 负责人: 田中 雅嗣
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07250211/
• 关键词: ミトコンドリア遺伝子; リボゾームRNA; 変異発生頻度; 塩基配列; 分子進化

【目的】ヒトのミトコンドリア遺伝子(mtDNA)は、1)組み換えなどの複雑な修復を受けず進化機構が単純である、2)コピー数が大きいため遺伝子増幅が容易でPCR産物の塩基配列を直接決定できる、3)種内変異の頻度が高く大量のデータを集積できる、などの特徴があるため、mtDNAは分子進化研究のモデル系として貴重である。本研究ではヒトの12SrRNA遺伝子の種内変異を解析し、rRNA分子進化の特徴を明らかにすることを目指した。【mRNAをコードする領域における変異】43個のヒトのmtDNAの全塩基配列(16,569bp×43=712,467bp)を決定し、mtDNAによってコードされた13種のサブユニット遺伝子の第3コドン位置(特にfour-fold degenerate sites)の塩基置換の頻度を実測した。その結果、L鎖(light strand)H鎖(heavy strand)との間で、変異発生頻度が著しく異なることを見いだした。すなわち、L鎖上のG→A塩基転位はH鎖上の9倍の頻度(G_L→A_L 20/97sites,20.6%対G_H→A_H 18/821sites、3.2%)で生じ、L鎖上のT→C塩基転移はH鎖上の1.8倍の頻度で生じていた。すなわち4種の塩基は鎖に関して非対称的な変異圧を受けていた。さらに、変異発生頻度の逆数から第3コドン位置の塩基組成を予測すると、実測値とよく一致した[A=35.0%(予測値)対39.5%(実測値),C=40.2%対42.0%,G=6.2%対5.0%,T=18.7%対13.5%]。このようにmtDNAの二本の鎖の間の塩基組成の偏りが変異の発生頻度の差に基づくことが明らかになった。【12SrRNA領域における変異】ヒトの49例の日本人個体の12SrRNA遺伝子(954塩基)において合計22カ所に変異が観察された。ステム部分の9カ所の変異のうち、U:A__-→U:G__-が3カ所、G__-:U→A__-:Uが2カ所、G:C__-→G:U__-が1カ所に観察された。合計6カ所の変異にG:U塩基対が関与していた。また非Watoson-Crick塩基対が関与する、A__-:U→C__-:U、U__-:A→C__-:A、U:U__-→U:C__-がそれぞれ1カ所に観察された。ループ部分の13カ所の変異のうち、1カ所のC→A transversionを除いた12カ所はtransitionであった。G→Aが2カ所(2/58=3.4%)に対してA→Gが3カ所(3/197=1.5%)、U→Cが4カ所(4/69=5.8%)に対してC→Uが3カ所(3/144=2.1%)に観察され、変異頻度の高い塩基は存在比が低い傾向が観察された。【結論】12SrRNA遺伝子のヒト種内変異の解析から、ステム部分でのA:U【double arrow】G:U【double arrow】G:C間の遷移においてG:U塩基対が中間体としての役割を果たしていること、ループ部分の塩基組成に変異発生頻度が反映していることが示唆された。

[Purpose] ヒトのミトコンドリア缝子(mtDNA)は、1) Group み change えなどのRepair 雑なThe complex evolution mechanism is pure and simple, and the 2)コピーnumber is large and the size is easy to increase PC The base arrangement of the R product directly determines the amount of the difference. 3) The frequency of intraspecific differences is high and the concentration of the large amount is high.きる, などの特徴があるため, mtDNA は Molecular Evolution Research のモデル Department として贵记である. This study focuses on the analysis of intraspecific differences in 12SrRNA genes and the specific characteristics of rRNA molecular evolution. [mRNAをコードする区における変different] 43 full-base arrays of mtDNA (16,569bp×43=712,46 7bp)をdeterminationし、mtDNAによってコードされた13 kinds of のサブユニット伝子の三コドンposition(特にfour-fold degenerate sites), the frequency of base substitution is measured.その results, L lock (light strand) H lock (heavy strand) と の room で, 変 発 occur frequency が出 し く な る こ と を 见 い だ し た.すなわち, L locks on のG→A塩廢転 positionはH locks on 9 times the frequency (G_L→A_L 20/97sites,20.6%対G_H→A_H 18/821sites, 3.2%) で生じ, L locked on のT→C塩廢転movable はH locked on 1.8 times the frequency of で生じていた.すなわち4 kinds of の塩码はに关して non-symmetrical な変different pressure をReceived けていた.さらに、The inverse number of the frequency of different occurrences からThe third コドン position の塩base composition を Prediction すると、実measurement とよく consistent した [A=35.0% (prediction Value) to 39.5% (estimated value), C=40.2% to 42.0%, G=6.2% to 5.0%, T=18.7% to 13.5%].このようにmtDNAの二本の Lock の间の塩base composition の partial りが変different の発生frequency のdifferent にbase づくことが明らかになった. [12SrRNA field divergence] 49 cases of Japanese individual 12SrRNA legacy (954 base) 12SrRNA divergence, a total of 22 12SrRNA divergences.ステムPartの9カ社の変differentのうち、U:A__-→U:G__-が3カ所、G__-:U→A__-:Uが2カ所、G:C__-→G:U__-が1カSOに観看された. A total of 6カSoの変differentにG:U塩対が关与していた.また无Watoson-Crick塩対が关与する、A__-:U→C__-:U、U__-:A→C__-:A、U:U__-→U:C__-がそれぞれ1カSoに観看された.ループ PART の13カSOの変differentのうち, 1カSOのC→A transformationをexcept いた12カSOはtransitionであった. G→Aが2カ所(2/58=3.4%)に対してA→Gが3カ所(3/197=1.5%), U→Cが4カ所(4/69=5. 8%) に対してC→Uが3カ所(3/144=2.1%) に観看され, 変variation frequency の高い塩基は There is a tendency for が観看された to be lower than が. [Conclusion] Analysis of intraspecific differences in 12SrRNA genes and partial analysis of 12SrRNA A:U【double arrow】G:U【double arrow】G: C Intermediate Migration G: U塩塩対がIntermediate としてのServant Cut を Fruit たしてThe いること and ループ parts are composed of に変different 発 occur frequency が が し て い る こ と が INDICATOR さ れ た.

项目成果

Yoneda M,et al.: "Oxygen stress indeces an apoptotic cell death asociated with fragmentation of mitochondrial" Biochem.Biophys.Res.Commun.209. 723-729 (1995)

Yoneda M 等人：“氧应激导致与线粒体碎片相关的细胞凋亡”Biochem.Biophys.Res.Commun.209。

Ozawa T, et al: "Mitochondrial DNA mutations and survival rate" Lancet. 345. 189- (1995)

Ozawa T 等人：“线粒体 DNA 突变和存活率”《柳叶刀》。

Kishimoto M,et al.: "Mitochondrial mutation in diabetic patient with gastointestinal symptoms" Lancet. 345. 452 (1995)

Kishimoto M 等人：“具有胃肠道症状的糖尿病患者的线粒体突变”《柳叶刀》。

Yoritaka N,et al.: "Increased HNE-modified proteins in nigral neurons of Parkinson's disease" Proc.Natl.Acad.Sci.USA. (in press). (1996)

Yoritaka N 等人：“帕金森病黑质神经元中 HNE 修饰蛋白的增加”Proc.Natl.Acad.Sci.USA。

Tanaka M,et al.: "Mitochondrial DNA mutations in cardiomyopathy : Combination of replacements yielding cysteine residues and tRNA mutations" Muscle Nerve. Suppl 3. S165-S169 (1995)

Tanaka M 等人：“心肌病中的线粒体 DNA 突变：产生半胱氨酸残基的替换组合和 tRNA 突变”肌肉神经。