機能解析第2研究チーム
チームリーダー
別所 義隆 (Ph.D.)
機能解析第２研究チームでは、放射光生体高分子イメージングの手法を開発・応用し、生体システム全貌解明の方法論を導き出すことを目指しています。その実例として、「タンパク質合成系（翻訳）システム」の解明をメインテーマとし、細胞の生命活動に必須の、セントラルドグマ（中心教義）に関与する分子群のシステムを明らかにして行きます。
「タンパク質の生合成」は、リボソーム上でｍＲＮＡ塩基の遺伝情報を、遺伝暗号表をもとにアミノ酸に変換するシステムです。ｔＲＮＡ分子が、遺伝情報の解読因子として、タンパク質合成の中心的な役割を担っています。アミノ酸を正確に変換するために、配列と微細構造に多様性があります。タンパク質の20種類のアミノ酸に対応し、アミノアシルｔＲＮＡ合成酵素が20種類存在し、同族ｔＲＮＡにアミノ酸を結合させます。この厳密な認識が、タンパク質合成の精度を保障しています。ｔＲＮＡ分子自身もＤＮＡからの転写産物であり、成熟化するため、切断や付加などのプロセシングと部位特異的修飾を受けます。タンパク質合成システムは、上流の転写システムや、アミノ酸生合成システム、品質管理システムなどとも相互作用し制御されます。我々は、構成要素の構造と機能の研究から、これら関連システム全体の理解を目指しています。
生命現象の主役であるタンパク質は、Ｘ線結晶回折などの方法で多くの分子構造が決定され、単体の機能が明らかにされつつあります。システム全体を解明するためには、分子間の相互作用と動的な反応過程を示す必要があります。しかしながら、再構築すべき生体分子複合体の組み合わせは莫大で、それぞれが脆い難ターゲットなので、従来の方法ではその目的に到達することが難しく、細胞内分子システムを時空的に効率良くイメージングする技術の開発が切望されています。我々のチームは、大型放射光SPring-8の最新のコヒーレントＸ線を利用して、生体高分子イメージング法を開発しています。また、SPring-8施設内に建設されたＸ線自由電子レーザー（ＸＦＥＬ）SACLAの利用に向けて、新技術Ｘ線測定法とその最適な生体サンプルの試料調製法の開発を目指しています。タンパク質の生合成システムに関与して、リボソームや遺伝情報解読のtRNA分子をターゲットし、生体高分子複合体の組み合わせ構造を信頼性高く調べることで、生物中心教義（セントラルドグマ）の本質の解明が期待されます。開発する新技術が、１分子イメージング法によるシステム生物学解析法の実例となり複合学術領域を先導します。
- タンパク質生合成（翻訳）系システムに関連するタンパク質群の構造・機能解析
- セントラルドグマ（中心教義）に関与する機能未知タンパク質群の機能発見
- tRNA成熟化システムの試験管内再構成
- 原子分解能分子イメージング法開発：放射光とＸＦＥＬ技術の基礎研究
- 放射光マイクロビームラインにおける超微少結晶構造解析技術の開発
- Kitamura A, Sengoku T, Nishimoto M, Yokoyama S, and Bessho Y.:
"Crystal structure of the bifunctional tRNA modification enzyme MnmC from Escherichia coli."
Protein Sci, 20(7):1105-1113, (2011) - Kuratani M., Kasai T., Akasaka R., Higashijima K., Terada T., Kigawa T., Shinkai A., Bessho Y., and Yokoyama S.:
"Crystal structure of Sulfolobus tokodaii Sua5 complexed with L-threonine and AMPPNP."
Proteins, 79(7):2065-2075, (2011) - Hikida Y., Kuratani M., Bessho Y., Sekine S.I., and Yokoyama S.:
"Structure of an archaeal homologue of the bacterial Fmu/RsmB/RrmB rRNA cytosine 5-methyltransferase."
Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. 66(Pt12), 1301-1307 (2010) - Kuratani M., Hirano M., Goto-Ito S., Itoh Y., Hikida Y., Nishimoto M., Sekine S., Bessho Y., Ito T., Grosjean H., and Yokoyama S.:
"Crystal structure of Methanocaldococcus jannaschii Trm4 complexed with sinefungin."
J. Mol. Biol. 401, 323-333 (2010) - Bessho Y and Yokoyama S.:
"Enzymatic formation of 5-aminomethyl-uridine derivatives in tRNA."
In: Henri Grosjean (ed) DNA and RNA modification enzymes. Landes Bioscience, Austin, pp.409-425 (2009) - Awai T., Kimura S., Tomikawa C., Ochi A., Ihsanawati, Bessho Y., Yokoyama S., Ohno S., Nishikawa K., Yokogawa T., Suzuki T., and Hori H.:
"Aquifex aeolicus tRNA (N2,N2-guanine)-dimethyltransferase (Trm1) catalyzes transfer of methyl groups not only to guanine 26 but also to guanine 27 in tRNA."
J Biol Chem. 284(31), 20467-20478 (2009) - Ohama T., Inagaki Y., Bessho Y., and Osawa S.:
"Evolving genetic code."
Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci. 84(2), 58-74 (2008) - Ihsanawati, Nishimoto M., Higashizima K., Shirouzu M., Grosjean H., Bessho Y. , and Yokoyama S.:
"Crystal structure of tRNA N2, N2-guanosine dimethyltransferase Trm1 from Pyrococcus horikoshii."
J. Mol. Biol. 383, 871-884 (2008) - Agari Y., Sato S., Wakamatsu T., Bessho Y., Ebihara A., Yokoyama S., Kuramitsu S., and Shinkai A.:
"X-ray crystal structure of a hypo- thetical Sua5 protein from Sulfolobus tokodaii strain 7."
Proteins 70, 1108-1111 (2008) - Bessho Y., Shibata R., Sekine S., Murayama K., Higashizima K., Hori-Takemoto C., Shirouzu M., Kuramitsu S., and Yokoyama S.:
"Structural basis for functional mimicry of long-variable- arm tRNA by transfer-messenger RNA."
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 8293-8298 (2007)
主宰者
- 別所 義隆
- チームリーダー
スタッフ研究員
- 美川 務
- 北村 彩
- 研究員