5SrRNA立体構造の分子進化的変遷

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タンパク合成器官として細胞内で活躍するリボリームは、その反応中心部に5SrRNAとよばれる約120塩基長よりなる核酸分子をもっている。5SrRNAはリボリーム内でCentral Protuberanceという構造をとっている。 この5SrRNAの立体構造は、ある程度、予測されているが、その根拠となっているものは各種生物由来の5SrRNAの1次回列比較を行うことによって、種々のRNA分子内で共通に熱力学的に安定な構造がとれる場所を抽出するという方法であった。このことから、さらに多数の生物種から、その5SrRNAを抽出し、1次配列決定をすすめ、より普遍的なモデルを推定する必要がある。すでに核酸1次配列から、その配列のみで分子内における対結合(ペアリング)状態の自由エネルギーを計算する多くのプログラムが開発されているので、それを利用し、モデルの精密化をはかる。本年度1年間で決定した5SrRNAは原核生物内では、脱窒菌数種の配列決定が完了した。真核生物内では、紅藻類の5SrRNA、4種について、さらに褐藻類、黄金藻類、緑藻類珪藻類からも総計11種の構造決定が終了している。 このデータから、5SrRNAの高次構造モデルをもとめると、生物の進化系統樹に従って バクテリアと高等真核生物の中間に、真核生物では紅藻類が位置することがわかった。この紅藻類の二次構造モデルは、その一部に原核生物の特徴を残す部分があり、モデルからも系統関係が類推できた。またバクテリア(原核生物)では、我々がメタバクテリアと呼んでいるグループに、その1部の構造で真核生物型の性格が新たに出現していることも判明した。また原核生物と真核生物の間でその置換の様相を比較すると、原核生物の5SrRNAの置換様式は、よりモデル依存性が強い事も判明した。