RNAからタンパク質へ機能の移行

　九州大学大学院農学研究院の寺本岳大助教、角田佳充教授らの研究グループは、アメリカの国立環境衛生科学研究所（NIH/NIEHS）とミシガン大学との共同研究により、生命の起源の解明のヒントとなるタンパク質酵素と運搬RNA（tRNA）との相互作用様式を明らかにしました（参考図）。
　生命は進化によって、様々な機能を持つ酵素を生み出してきました。その中でも、リボヌクレアーゼPという酵素には、核酸であるRNA分子からなるリボザイム型とタンパク質からなるエンザイム型の大きく異なる二種類が存在し、まったく同じ酵素反応を担っています。したがって、酵素のダイナミックな分子進化を研究する最適な対象となります。
　本研究では、エンザイム型のリボヌクレアーゼPのドメイン（PPRドメイン）と基質tRNAとの複合体立体構造を決定し、PPRドメインが、tRNA特有のエルボー領域を認識することがわかりました。リボザイム型リボヌクレアーゼPがエルボー領域を認識することはすでに知られており、同一反応を触媒する全く異なる分子種であるRNAとタンパク質が同様の方法で基質を認識していることが明らかになりました。これは収斂（しゅうれん）進化の結果であり、RNA分子の役割がタンパク質へ移行する過程と考えることができます。このことは、生命の起源の解明という人類の根本的な問いの理解に貢献するものとして注目されます。
　本研究は、九州大学大学改革活性化制度の支援を受けて行われました。本研究成果は、国際学術雑誌「Nucleic Acids Research」のBreakthrough articleに選出され、オンライン版で2020年7月28日(火)に掲載されました。

（参考図）本研究成果のエンザイム型リボヌクレアーゼPのPPRドメインとtRNA複合体立体構造（左）と既知のリボザイム型リボヌレアーゼPとtRNA複合体立体構造（右）。エンザイム型もリボザイム型も基質であるtRNAのエルボー領域を同様の方法で基質を認識している（中央）。これは核酸であるRNAとアミノ酸からなるタンパク質が収斂進化した結果であると考えられる。