広報活動

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2013年4月5日

独立行政法人理化学研究所
国立大学法人東京大学

21番目のアミノ酸「セレノシステイン(Sec)」の合成メカニズムを解明

-星形の超巨大複合体がSec合成を一度に成し遂げる-

SelAとtRNASecの複合体

SelAとtRNASecの複合体の全体構造

セレン(Se)という元素をご存知ですか。硫黄と似た性質を持ちますが、硫黄に比べて反応性に富んでいます。ヒトを含む幅広い生物にとって微量成分として不可欠で、不足するとがんや高血圧症を引き起こすと言われています。生体内ではセレノシステイン(Sec)というアミノ酸に存在し、一部のタンパク質(Seを含むタンパク質)に取り込まれます。Se含有タンパク質はSeの高い反応性を利用して抗酸化作用などで重要な働きをします。

Secは、タンパク質を構成する標準的な20種のアミノ酸に続いて発見され、「21番目のアミノ酸」といわれます。これまで、ヒトにおけるSec合成メカニズム(ヒト型)が分かっていましたが、バクテリア型は不明のままでした。

研究グループはバクテリアにおいて、Secを合成する酵素「SelA」と転移RNA「tRNASec」の複合体の結晶構造を、理研の大型放射光施設SPring-8等で解析し、SelAが10個のサブユニットからなる巨大な星型構造であることや、合計10個のtRNASecがSelAに結合し、総分子量81万の「超巨大タンパク質-RNA複合体」を形成していることなどを突き止めました。さらに、サブユニットそれぞれの詳細な機能を明らかにし、星型を構成することがSecの合成に必要不可欠であることが分かりました。一方で、ヒト型で働く酵素SepSecSとバクテリア型で働くSelAとでは合成を触媒する部位の構造が全く異なることが判明しました。つまり、これらの酵素は別々の先祖からSecを合成できるように進化したことになります。

今回の成果は、今後、人工的にSeを含むタンパク質を合成する方法の開発につながります。Seを自在に導入することによって、今まで不可能だった新たな活性を持つ人工酵素の創生や、Se欠乏による欠陥の研究などに役立つと期待できます。

理化学研究所
上席研究員研究室 横山構造生物学研究室
上席研究員 横山 茂之(よこやま しげゆき)