tRNAのアミノ酸を転移するRNA-蛋白質複合型酵素の創出と新規遺伝暗号系の構築

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蛋白質合成系に必須であるアミノアシルtRNA合成酵素(ARS)は、遺伝暗号系の確立に本質的な役割を果たす。我々はRNAが原始タンパク質合成系に本質的な役割を果たしたとするRNAワールド仮説に基づいて試験管内進化したRNA酵素がARSの反応を触媒できることを明らかにしてきた。しかしながら、このRNA酵素は、天然のタンパク質ARSのようなtRNA特異的認識能をもたないという問題点があった。本年度、tRNAの特異的認識能をもつRNA酵素の創製にとりくみ、それに成功した(JACS,2004,126,11454)。手法としては、RNA酵素の3'末端にtRNAの3'末端配列と相補的塩基対を形成する塩基を導入する。これにより、様々な基質tRNAから目的のtRNAを認識してアミノアシル化するRNA酵素を創製することができた。さらにこの人工RNA酵素は非天然アミノ酸を特異的に結合できることも明らかにした。この技術は、タンパク質への非天然アミノ酸導入のためのベーシックなテクノロジーとなる可能性を示唆している。このようなRNA進化工学とは別に、本年度は新規蛋白質進化系の構築にもとりくみ、それに成功した。これまでに、天然蛋白質に内在するペプチドモチーフ配列を利用して、細胞死誘導モチーフ及びタンパク質導入モチーフを効果的に配置した多機能性人工蛋白質の創製にとりくんできた。本年度は、細胞死制御ペプチドであるBH1-BH4モチーフのシャッフリングにより人工蛋白質ライブラリーを調整する新しい方法、モチーフシャッフリング法を開発した(2004年度特許出願中)。さらにこのライブラリーから、細胞死抑制活性と促進活性をもつ蛋白質を創出することに成功した。これにより、一つの遺伝子ライブラリーから機能の相反する人工蛋白質を進化できることを示し、天然の蛋白質におけるモチーフ配列の多機能性を検証した。