グループエイントロン・リボザイム(RNA酵素)の触媒機構の解明

阐明内含子核酶（RNA酶）的催化机制

• 批准号: 13780554
• 负责人: 井川 善也
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13780554/
• 关键词: リボザイム; RNA; イントロン; 分子進化; 酵素; 活性中心; 機能構造

グループIリボザイムに共通して高度に保存されているP3-P7ドメインは同リボザイムの活性中心を形成していることが我々の研究より明らかになっている。本課題ではP3-P7ドメインによる触媒機能発現の機構の解明とその分子進化的役割を解明することを目的として研究をおこなっている。本年度は、触媒機能発現とその分子進化的役割の関係を明らかにするために、P3-P7ドメインを出発分子とした、試験管内人工分子進化実験を行なった。P3-P7ドメインはグループIリボザイムの活性中心を形成しているものの、同ドメイン単独ではその活性は野生型リボザイムの1000分の1程度しかなく、野生型リボザイムの高活性はアクチベーター部位によって付与されていることがわかっている。本研究では人工的にアクチベーター部位を作成し、その活性向上化能力を野生型のドメイン(P4-P6ドメイン)と比較した。人工分子進化実験の結果から、1)P3-P7ドメインは野生型リボザイムのアクチベーター部位以外にも、さまざまな非天然型アクチベーター部位によって活性化されうること、2)それら人工的に創製されたアクチベーター部位の中には天然型の機能を凌駕するものが存在すること、3)こうして創製された人工アクチベーター部位は、野生型の部位と共存させることで相乗的にリボザイムを活性化できること、を明らかにした。これらはグループIリボザイムの活性中心の機能発現と分子進化を考える上で重要な知見である。

The P3-P7 structure of the active center of the complex is highly conserved. The purpose of this project is to study the mechanism of catalyst function development in P3-P7 environment and molecular evolution. This year, the relationship between molecular evolution and catalyst function development was clearly demonstrated, and P3-P7 molecular evolution was tested in vitro. The P3-P7 variant has the same activity as the wild-type variant, which is 1000 points higher than the wild-type variant. In this study, we compared the wild-type (P4-P6) with the artificial (P4-P6) site and the activity up-regulation ability. As a result of the actual evolution of artificial molecules, 1) the P3-P7 gene is activated in addition to the wild type receptor site, but also in the non-natural receptor site, 2) the artificially created receptor site still has functions that override those of the natural one, 3) the artificially created receptor site is still active, Wild type sites are blue shifted and activated. The functional development and molecular evolution of the active center of the system are studied.

项目成果

Atsumi, S., Ikawa, Y., Shiraishi, H., Inoue, T.: "Design and development of a catalytic ribonucleoprotein"EMBO. J.. 20. 5453-5460 (2001)

Atsumi, S.、Ikawa, Y.、Shiraishi, H.、Inoue, T.：“催化核糖核蛋白的设计和开发”EMBO。

Ikawa, Y., Fukada, K., Watanabe, Shiraishi H., Inoue T.: "Design, construction and analysis of a novel class of self-folding RNA"Structure. 10.4月号. (2002)

Ikawa, Y.、Fukada, K.、Watanabe、Shiraishi H.、Inoue T.：“一类新型自折叠 RNA 的设计、构建和分析”结构，2002 年 10 月。

IKAWA, Y., INOUE, T.: "Designed structural rearrangement of an active group I ribozyme"Journal of Biochemistry. 133. 189-195 (2003)

IKAWA, Y., INOUE, T.：“活性 I 族核酶的设计结构重排”生物化学杂志。

Ikawa, Y., Nohmi, K., Atsumi, S., Shiraishi, H., Inoue, T.: "A comparative study on two GNRA-tetraloop receptors"J. Biochem. (Tokyo). 130. 251-255 (2001)

Ikawa, Y.、Nohmi, K.、Atsumi, S.、Shiraishi, H.、Inoue, T.：“两种 GNRA-tetraloop 受体的比较研究”J.