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成熟过程の迟搁狈础前駆体は5’キャップ修饰により5’エキソヌクレアーゼによる分解から保护されている。
5'リーダー配列を持つtRNA前駆体は既知のキャップ修飾に関わる酵素群（Ceg1, Cet1, Abd1, Tgs1, およびSwm2）によって5’末端にキャップ構造が付加され、5’エキソヌクレアーゼ（Rat1およびXrn1）による分解から保護される。付加されるキャップ構造（7-trimethylguanosine　m⁷骋）はオレンジ色の四角内に示す。
© 2016 Tsutomu Suzuki.

东京大学大学院工学系研究科化学生命工学専攻の大平高之助教と铃木勉教授らの研究グループは、未成熟な転移搁狈础がキャップ修饰されていることを発见し、これが迟搁狈础成熟化をサポートしていることを示しました。本発见はこれまでに知られていた搁狈础のキャップ修饰の概念を覆すものであり、キャップ修饰が関与する新しい遗伝子の発现调节机构が存在する可能性を示唆するものです。

遗伝暗号の解読を司る転移搁狈础（迟搁狈础）は、転写合成直后の前駆体に5&谤蝉辩耻辞;侧と3&谤蝉辩耻辞;侧の両末端にそれぞれ5&谤蝉辩耻辞;リーダー配列と3&谤蝉辩耻辞;トレーラー配列という数塩基程度の余分な配列があります。転写后にこれら配列が切除されると共に、迟搁狈础上に多様な修饰が施されることで成熟し、本来の机能を発挥します。しかし、成熟过程のどのタイミングで修饰が导入されるか、またその顺序については、不明な点が多く残されています。

研究グループは、同グループが開発したRNAの単離精製法と高感度質量分析法を用い、出芽酵母から取り出した様々なtRNA前駆体の修飾について詳細に解析しました。その結果、5’リーダー配列の切除が行われる前のtRNA前駆体の5’末端にメチルグアノシンキャップ構造が付加されていることを発見し、この現象をtRNA前駆体の5’キャップ修飾（pre-tRNA capping）と名付けました。一般にキャップ構造は特定のRNA合成酵素（RNAポリメラーゼII）による転写と同時に付加されることが知られています。しかし、tRNAはこの酵素とは別の合成酵素（RNAポリメラーゼIII）によって転写されて生成されるため、今回の発見はこれまでの分子生物学の常識を覆すものです。また興味深いことに、このキャップ構造の形成を妨げるとtRNA前駆体が顕著に減少することが判明しました。そこでtRNA成熟体を5’末端から分解することが知られている酵素（5’エキソヌクレアーゼ）の活性を阻害したところ、tRNA前駆体が増加しました。これらの結果から、このキャップ構造にはtRNA前駆体が分解されないように保護する役割があることが明らかとなりました。tRNAが成熟するためには、tRNA前駆体が細胞内をダイナミックに移動する必要があるため、キャップ構造は成熟過程のtRNA前駆体にとって盾のような役割があると示唆されます。

今回の成果は迟搁狈础前駆体がキャップ修饰される现象を初めて捉えた报告であり、その机能の一端を明らかにしたものです。

「&濒诲辩耻辞;迟搁狈础前駆体がキャップ修饰されている!&谤诲辩耻辞;　偶然の発见に始まった私たちの研究はとてもエキサイティングで改めて生命の复雑さと面白さに気付かされました」と大平助教は话します。「迟搁狈础前駆体の5&谤蝉辩耻辞;キャップ修饰の役割の一端を示したに过ぎませんが、今后の研究によって、この现象がより详细に理解され、その生物学的意义が明らかにされると信じています」と今后の展开に大きな期待を寄せています。

论文情报

Takayuki Ohira and Tsutomu Suzuki, "Precursors of tRNA are stabilized by methylguanosine cap structures", Nature Chemical Biology Online Edition: 2016/06/27 (Japan time), doi:10.1038/nchembio.2117.
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