キッシングループ相互作用を介した短いヘアピンRNAのアミノアシル化は、RNA分子の進化の傾向を示している

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BioSystems.2020 Jul;:104206. S0303-2647(20)30099-X. doi: 10.1016/j.biosystems.2020.104206.Epub 2020-07-05.

キッシングループ相互作用を介した短いヘアピンRNAのアミノアシル化は、RNA分子の進化の傾向を示している

Aminoacylation of short hairpin RNAs through kissing-loop interactions indicates evolutionary trend of RNA molecules.

Hiromi Mutsuro-Aoki
Kokoro Hamachi
Ryodai Kurihara
Koji Tamura

PMID: 32640271 DOI: 10.1016/j.biosystems.2020.104206.

抄録

tRNAのアクセプター茎にあるユニークなG3:U70塩基対は、アラニルtRNA合成酵素(AlaRS)による重要な認識部位であることが示されています。この塩基対はtRNAのL字型構造（ミニヘリックス）の腕の一つに存在しており、遺伝暗号は原始的なtRNA-aaRS（アミノアシルtRNA合成酵素）系から進化した可能性が高いと考えられます。tRNAの進化の観点からは、G:U塩基対の構造への組み込みが重要であると考えられます。ここで私たちは、2つの独立した短いヘアピンRNAがキスループ相互作用によってその構造を変化させ、最終的にG3:U70塩基対が組み込まれたミニヘリックスのような構造を形成していることを発見しました。このＲＮＡシステムは、アラニル化活性を有する最小の大腸菌ＡｌａＲＳ変異体（ＡｌａＲＳ４４２Ｎ）によって適切にアミノアシル化することができる。このように、キスループ相互作用を介して産生される特徴的な構造的特徴は、ＲＮＡの進化に重要な手がかりを与えるかもしれない。

The unique G3:U70 base pair in the acceptor stem of tRNA has been shown to be a critical recognition site by alanyl-tRNA synthetase (AlaRS). The base pair resides on one of the arms of the L-shaped structure of tRNA (minihelix) and the genetic code has likely evolved from a primordial tRNA-aaRS (aminoacyl-tRNA synthetase) system. In terms of the evolution of tRNA, incorporation of a G:U base pair in the structure would be important. Here, we found that two independent short hairpin RNAs change their conformation through kissing-loop interactions, finally forming a minihelix-like structure, in which the G3:U70 base pair, is incorporated. The RNA system can be properly aminoacylated by the minimal Escherichia coli AlaRS variant with alanylation activity (AlaRS442N). Thus, characteristic structural features produced via kissing-loop interactions may provide important clues into the evolution of RNA.