古細菌における網羅的な新規核酸結合蛋白質及びin vivoターゲットの同定

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本年度は昨年度に引き続き,生命システムにおける翻訳系において必須の分子であるTransfer RNA(tRNA)にさらに着目し,古細菌におけるtRNA遺伝子の多様性の獲得,特に断片化したtRNAやイントロンを含むtRNA進化に着目して解析を行ったので以下に報告する.昨年度,我々は超好熱好酸性古細菌Caldivirga maquilingensisのゲノムにおいて6つの断片化した新規のtRNA遺伝子を発見した.さらにバイオインフォマティクスを用いて、それらの断片の組み合わせをシミュレーションした結果,世界初の3つの断片から成るtRNA遺伝子を発見することができた(Fujishima et al,PNAS,2009).これらの断片型のtRNA遺伝子の末端配列を近縁種と比較したところ,イントロン配列と一致したことから,断片型tRNA遺伝子とイントロンを含むtRNA遺伝子に進化的な関連性があることが明らかとなった.イントロン配列の由来を調べるため,C.maquilingensisの近縁種6種の計289本のtRNAイントロン配列を比較解析した結果,46のイントロングループが見つかり,さらにそのうちの16グループに関してはゲノム上の異なるtRNA遺伝子間で転移していることがわかった.この現象はC.maquilingensisが属するサーモプロテウス目のみで見られること,またtRNAイントロン全体の40%にあてはまることから,進化的にサーモプロテウス目が分岐してから獲得した形質であると推測されたさらに転移性イントロンの配列と挿入位置が断片型tRNAと一致したことから,イントロン転移によってイントロン型tRNA遺伝子が生じたのちに,挿入した位置でゲノムの編成が起きることで断片型tRNAが生まれたと考えられる.以上の研究はこれまで未知であった古細菌におけるtRNA遺伝子の多様性と進化に対して一つの答えを提示するものであり,初期の生命システムにおいて不可欠であるtRNA遺伝子の進化を考える上で大きな手がかりとなりえる成果であると言える.現在,この研究内容は国際論文誌Molecular Biology Evolutionに投稿中である.