DNAに含まれる遺伝情報に重大な間違いが蓄積すると、やがて生物は生きていけなくなります。しかし、陸上植物の葉緑体とミトコンドリアがもつ独自のゲノムDNA中には、遺伝情報の間違いが何百ヵ所も蓄積されています。それでも植物が正常に生育できるのは、この間違いを正確に訂正するために、DNAではなく、その情報がコピーされたRNAを書き換える「RNA編集」という独自の機構をもっているためです。これまで、植物オルガネラ（葉緑体やミトコンドリアなど細胞内小器官のこと）におけるRNA編集酵素の反応機構はよくわかっていませんでした。
竹中瑞樹 理学研究科准教授、竹中佐知 同技術補佐員、Brody Frink 同博士課程学生、Gert Weber ドイツ・Helmholtzセンター研究員らの研究グループは、ドイツ・Greifswald大学、Ulm大学、Bonn大学と共同で、葉緑体のRNA編集因子の一部であり、RNA配列中の特定のシチジン（C）をウリジン（U）に書き換える酵素であるDYWドメインの、活性型および非活性型の立体構造をはじめて明らかにしました。
非活性型DYWドメインでは、内部の「ゲーティング（門）ドメイン」が活性中心に覆いかぶさり、標的となるRNAとの接近を妨げていました。これがATPなどの核酸存在下では活性型に変わります。すると、ゲーティングドメインは、つまみスイッチのようにひねられ、活性中心付近にRNAが収まる空間が生じます。また活性中心の構造も変化し、アミノ酸残基―亜鉛―水分子の距離が接近することにより触媒反応のスイッチが入ります。このユニークな機構は、ATP合成を行う葉緑体やミトコンドリアでRNA編集を制御するために必要なしくみと考えられます。今後、RNA編集を制御する詳しいしくみの解明や、医療や産業に応用できる制御可能な遺伝情報書き換えツールなどへの展開が期待されます。
本研究成果は、2021年6月22日に、国際学術誌「Nature catalysis」に掲載されました。
【DOI】https://doi.org/10.1038/s41929-021-00633-x
【KURENAIアクセスURL】http://hdl.handle.net/2433/263917
Mizuki Takenaka, Sachi Takenaka, Tatjana Barthel, Brody Frink, Sascha Haag, Daniil Verbitskiy, Bastian Oldenkott, Mareike Schallenberg-Rüdinger, Christian G. Feiler, Manfred S. Weiss, Gottfried J. Palm, Gert Weber (2021). DYW domain structures imply an unusual regulation principle in plant organellar RNA editing catalysis. Nature Catalysis, 4, 510–522.
