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2022/11/07

植物RNA編集機構を立体構造から解明 〜制御可能な遺伝子操作技術の開発へ新しい一歩


 奈良先端科学技術大学院大学 先端科学技術研究科の藤間祥子准教授、京都大学大学院理学研究科の竹中瑞樹 准教授、 東京大学大学院薬学系研究科の清水敏之 教授らの共同研究チームは、RNA編集酵素DYW1の結晶構造を決定し、脱アミノ化ドメインを持たないPPRタンパク質がDYW1に結合することにより機能が補われ活性を獲得することを明らかにしました。
 本研究成果は2022 年 11 月 7 日付でThe Plant Cellに掲載されました。
 
雑誌名:The Plant Cell
論文タイトル:Structural insight into the activation of an Arabidopsis organellar C-to-U RNA editing enzyme by active site complementation
著者:Sachiko Toma-Fukai, Yuto Sawada, Ayako Maeda, Hikaru Shimizu,  Toshiharu Shikanai, Mizuki Takenaka* and Toshiyuki Shimizu*
DOI番号:10.1093/plcell/koac318
 
 陸生植物のミトコンドリアや葉緑体では、RNAのシチジン(C)からウリジン(U)への編集がおきます。このRNA編集は植物オルガネラゲノムにコードされた遺伝子が正常に機能するために必須の機構であり、これまで100を超えるPentatricopeptide repeat (PPR) タンパク質がRNA編集因子として同定されています。これらのPPRタンパク質の約半数はシチジンからウリジンへの編集活性を持つDYW脱アミノ化ドメインを持ちますが、あとの半数はこれを持ちません。このようなPPRタンパク質は、DYWドメインのみを持つDYW1様タンパク質ファミリーのいずれかと複合体を形成して機能を発揮することが示唆されていましたが、その分子メカニズムは未解明でした。
 研究チームはシロイナズナDYW1の原子分解能構造決定を試み、X線結晶構造解析法を用いて分解能1.8Åで構造を決定しました。DYW1は基質結合部位が不完全にしか形成されておらず、単独では活性を持ちません。DYW1は脱アミノ化ドメインを持たないPPRタンパク質との結合により基質認識に必要なPG ボックスやループが供与され活性を獲得することを明らかにしました。
 本研究で得られた結果は、DYW1のRNA編集活性化制御を応用した機構が、制御可能な遺伝子編集ツールの1つになりうることを示しています。


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