ＲＮＡと酵素タンパク質の協働作業２～tRNAとアミノアシル化酵素～

zakkyさんに引き続き酵素とＲＮＡの協同作業について御送りいたします。今回は、アミノアシル化酵素について追求してきます。
アミノアシル化酵素は、
ｔRNAは、タンパク質合成のときアミノ酸を運んできてくれますが、そのｔRNAとアミノ酸を結びつけるための酵素です。tRNAと会合することによって、アミノ酸を特異的に認識します。ATPなど高エネルギー化合物の加水分解に共役して触媒作用を発現します。 ^[1]
とある様にtRNAとアミノ酸を結びつける為には欠かせない酵素です。と同時にかなり古い酵素としても知られているようです。
古い酵素であるという事もあって、このアミノアシル化酵素の研究を行っている研究者も少なくないようですが、興味深い事が分かってきました。
気になった方は、ぽちっと押して続きをお楽しみください！
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さて、現在の蛋白質合成で重要な役割を果たすのは、
①mRNA,
②tRNA,
③リボソーム(タンパク質+rRNA)
　
　です。このtRNAにアミノ酸をくっつける役割を果たしているのがアミノアシル化酵素なので、この酵素もかなり重要な働きをしています。実は、この事はＲＮＡワールドを考える上でも重要です。ＲＮＡワールドが成立する為には、タンパク質無しでタンパク質合成が出来る必要があります。
　主要なタンパク質合成経路の中で必要なタンパク質は、タンパク質とrRNAの複合体であるリボソームと

ＤＮＡ記号からアミノ酸への翻訳が正常に行われるためには、20種類のアミノ酸の各々が、そのアミノ酸専用のtRNAと正しく結びついていなければなりません。それを実現しているのが「アミノアシルtRNA合成酵素（aaRS）」とよばれる20種類の酵素です。各々のaaRSがひとつのアミノ酸を担当しており、適切なアミノ酸とtRNAのペアを高い精度で選び出して結合させます。遺伝暗号の正確な翻訳、つまり正常なタンパク質合成は、aaRSによるアミノ酸とtRNAの厳密な対応づけに大きく依存しているのです。 ^[5]

とあるように、tRNAにアミノ酸をくっつける役割を果たすアミノアシル化酵素です。
　最近の研究の成果では、rRNAがアミノ酸同士のペプチド結合を触媒するリボザイム(酵素として働くＲＮＡ)という事が分かってきました。
　という事は、仮にtRNAがアミノアシル化酵素の力を借りずにアミノ酸と結合できれば、ＲＮＡのみでもタンパク質合成が可能である。という事が言えるのです。
　また、アミノアシル化酵素は、生命の歴史上最も古くから存在しているタンパク質と考えられていますので、その意味からもtRNAとアミノアシル化酵素との協同作業を追求すれば原始生物の仕組も見えて来る！？というわけです。
　研究の結果、近年明らかになって来た事は、

いくつかのaaRSには原始的ともいえる特徴がみられます。20種類のaaRSのうち、グルタミン酸に対応する合成酵素を「グルタミルtRNA合成酵素（GluRS）」とよびます。GluRSはグルタミン酸を厳密に認識し、専用のtRNAに結合させる反応を触媒します。興味深いことに、GluRSはタンパク質単独では触媒能力を示しません。また、アミノ酸の識別能力がなく、不都合なことにグルタミン酸以外の類似のアミノ酸とも会合してしまいます。ところが、GluRSはtRNAと会合することによって活性型となり、厳密にグルタミン酸だけを認識できるようになることが知られていました。このことから、tRNAは単に基質としてだけでなく、GluRSと会合することによってタンパク質の構造を変化させる活性化因子としても働き、厳密なアミノ酸認識を可能にしているのではないかという仮説が提唱されました。別の表現をすると、GluRSとtRNAはタンパク質-RNA複合体となってはじめて機能する一種のリボ核タンパク質（RNP）と見なす事が出来ます。 ^[5]

GluRSのように機能の一部をRNAに依存しているaaRSは、GluRSを含めて3種類しかありません。これは生命の起源においてRNA（ないしRNP）がタンパク質合成の主役をつとめていたことの痕跡ととらえることもでき、RNA（やRNP）から多彩な機能をもったタンパク質へと分子の役割が移り変わってきた道筋を考えるうえでも重要な知見となるでしょう。 ^[5]

　　　　　　　　　　　　画像は、こちら ^[6]からお借りしました。
という事です。つまり、
tRNAが結合する事で初めて酵素として働くアミノアシル化酵素が存在する。
という事が分かってきたのです。
　
　この事は、引用したレポートでも述べている様に、
　生命の起源に置いてRNA(RNP)がタンパク質合成の主役をつとめた痕跡ではないだろうか
という事にもつながってくるのではないでしょうか。
今後もアミノアシル化酵素やtRNAには注目していきたいと思います。