枯草菌のtRNA修飾とそれに対応する遺伝子の調査と検証

Survey and Validation of tRNA Modifications and Their Corresponding Genes in sp Subtilis Strain 168.

• Valérie de Crécy-Lagard
• Robert L Ross
• Marshall Jaroch
• Virginie Marchand
• Christina Eisenhart
• Damien Brégeon
• Yuri Motorin
• Patrick A Limbach

抄録

グラム陽性菌のモデルとなった .sp subtilis 株 168 は、この生物の tRNA 修飾に関与する遺伝子のリストはまだ完全ではない。.sp subtilis 168株から抽出したtRNAのバルクを質量分析し、次世代シークエンシング技術と比較ゲノム解析を組み合わせることで、41のtRNA修飾遺伝子を同定し、信頼度スコアを算出した。モデルグラム陽性菌と比較した場合、このモデルグラム陽性菌では多くの違いが見られました。 一般的に、mA22やmstAのようないくつかの修飾がモデルグラム陽性菌でしか見られない場合でも、tRNAはモデルグラム陽性菌に比べて修飾が少ないことがわかりました。非同型置換の例や、最も複雑な経路での変異の例が数多く記載されています。パラログの問題は、さらなる実験的検証なしでは、相同性のみに基づくものから、相同性のみに基づくものへの直接的なアノテーションの移行を不確実なものにしています。この困難さは、tRNAの31/32の位置にψを導入する酵素の同定で示された。本研究では、この重要なモデル生物や他の細菌におけるtRNA修飾の生理的役割を解明するための基礎を築くために、最新のtRNA修飾遺伝子のリストを提示します。

Extensive knowledge of both the nature and position of tRNA modifications in all cellular tRNAs has been limited to two bacteria, and . sp subtilis strain 168 is the model Gram-positive bacteria and the list of the genes involved in tRNA modifications in this organism is far from complete. Mass spectrometry analysis of bulk tRNA extracted from , combined with next generation sequencing technologies and comparative genomic analyses, led to the identification of 41 tRNA modification genes with associated confidence scores. Many differences were found in this model Gram-positive bacteria when compared to . In general, tRNAs are less modified than those in , even if some modifications, such as mA22 or mstA, are only found in the model Gram-positive bacteria. Many examples of non-orthologous displacements and of variations in the most complex pathways are described. Paralog issues make uncertain direct annotation transfer from to based on homology only without further experimental validation. This difficulty was shown with the identification of the enzyme that introduces ψ at positions 31/32 of the tRNAs. This work presents the most up to date list of tRNA modification genes in , identifies the gaps in knowledge, and lays the foundation for further work to decipher the physiological role of tRNA modifications in this important model organism and other bacteria.