細胞分裂に関わる大腸菌セリンtRNAの構造と機能

大腸菌においては細胞周期に依存して発現が制御される一群のタンパク質が存在するが、それらの発現調節にtRNA^<Ser>_1(serT遺伝子産物)が関与していることが知られている。tRNA^<Ser>_1のDステムのはじめにあるG_<10>がAに変異したserT42変異株は、細胞分裂がts性を示し、42℃では細胞周期依存のタンパク合成が極端に低下するが、30℃に戻せば増殖は正常に再開する。この過程でtRNA^<Ser>_1がどの様な働きをするのだろうか。このserT42変異株の42℃での増殖は、tRNA^<Ser>_1(wt)、tRNA^<Ser>_1(G_<34>)あるいはtRNA^<Ser>_5(T_<34>)などの遺伝子を導入することによって相補することができる。ところが、tRNA^<Ser>_5(wt)、tRNA^<Ser>_1(A_<34>)、tRNA^<Ser>_1(C_<34>)などでは相補されない。また、アンチコドン部位をアンバーコドン対応に変えたtRNA^<Ser>_1(C_<34>,U_<35>)も増殖相補をしないことから、このtRNA^<Ser>_1は翻訳レベルで関与していることが強く示唆された。翻訳レベルであるとすればtRNA^<Ser>_5(T_<34>)遺伝子産物のアンチコドンはVGA(V=ウリジン-5-オキシ酢酸)となっており、tRNA^<Ser>_5(wt)のみが対応できるUCAコドンの読みは可能となる。一方、tRNA^<Ser>_1(G_<34>)のアンチコドンはGGAで、Cm_<32>やms^2i^6A_<37>の修飾が見られた。そこで、tRNA^<Ser>_5(T_<34>)やtRNA^<Ser>_1(G_<34>)が翻訳系で働いていることを調べるために、まずそれらの遺伝子を導入した株よりS-30分画をとり、in vitro、人工mRNAの翻訳能を調べたところ、tRNA^<Ser>_5(T_<34>)、tRNA^<Ser>_1(G_<34>)遺伝子導入株ではUCAがreadthroughされており、一方serT42株を42℃シフトしたものやserT42株の30℃で生育させたS-30を42℃処理を行ったものは、その効果が悪いが翻訳能は残っていた。恐らくtRNA^<Ser>_1(G_<34>)のアンチコドンGGAはCm_<32>あるいはms^2i^6A_<37>の存在によりUCAを読めるようになったのではないだろうか。serT支配を受ける遺伝子のmRNAのUCA付近はヘアピン構造が多く見られるので、今後現在使用している人工mRNA以外にもUCAコドン付近にヘアピン構造を持つような人工mRNAなどはさらにその傾向は強くなるものと考え、その効率の測定をすすめている。

大腸菌においては細胞周期に依存して発現が制御される一群のタンパク質が存在するが、それらの発現調節にtRNA^<Ser>_1(serT遺伝子産物)が関与していることが知られている。tRNA^<Ser>_1のDステムのはじめにあるG_<10>がAに変異したserT42変異株は、細胞分裂がts性を示し、42℃では細胞周期依存のタンパク合成が極端に低下するが、30℃に戻せば増殖は正常に再開する。この過程でtRNA^<Ser>_1がどの様な働きをするのだろうか。このserT42変異株の42℃での増殖は、tRNA^<Ser>_1(wt)、tRNA^<Ser>_1(G_<34>)あるいはtRNA^<Ser>_5(T_<34>)などの遺伝子を導入することによって相補することができる。ところが、tRNA^<Ser>_5(wt)、tRNA^<Ser>_1(A_<34>)、tRNA^<Ser>_1(C_<34>)などでは相補されない。また、アンチコドン部位をアンバーコドン対応に変えたtRNA^<Ser>_1(C_<34>,U_<35>)も増殖相補をしないことから、このtRNA^<Ser>_1は翻訳レベルで関与していることが強く示唆された。翻訳レベルであるとすればtRNA^<Ser>_5(T_<34>)遺伝子産物のアンチコドンはVGA(V=ウリジン-5-オキシ酢酸)となっており、tRNA^<Ser>_5(wt)のみが対応できるUCAコドンの読みは可能となる。一方、tRNA^<Ser>_1(G_<34>)のアンチコドンはGGAで、Cm_<32>やms^2i^6A_<37>の修飾が見られた。そこで、tRNA^<Ser>_5(T_<34>)やtRNA^<Ser>_1(G_<34>)が翻訳系で働いていることを調べるために、まずそれらの遺伝子を導入した株よりS-30分画をとり、in vitro、人工mRNAの翻訳能を調べたところ、tRNA^<Ser>_5(T_<34>)、tRNA^<Ser>_1(G_<34>)遺伝子導入株ではUCAがreadthroughされており、一方serT42株を42℃シフトしたものやserT42株の30℃で生育させたS-30を42℃処理を行ったものは、その効果が悪いが翻訳能は残っていた。恐らくtRNA^<Ser>_1(G_<34>)のアンチコドンGGAはCm_<32>あるいはms^2i^6A_<37>の存在によりUCAを読めるようになったのではないだろうか。serT支配を受ける遺伝子のmRNAのUCA付近はヘアピン構造が多く見られるので、今後現在使用している人工mRNA以外にもUCAコドン付近にヘアピン構造を持つような人工mRNAなどはさらにその傾向は強くなるものと考え、その効率の測定をすすめている。