植物のRNA編集酵素の「はたらく姿」を初めてとらえた~PPR-DYWタンパク質の結晶構造解析から、精密なC→U RNA編集の仕組みを解明~

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2026-05-14 九州大学

九州大学農学研究院の研究チームは、植物特有のRNA編集酵素「PPR-DYWタンパク質」が標的RNAを認識し、C塩基をU塩基へ精密に変換する分子機構を世界で初めて構造レベルで解明した。研究では、生物情報学的に設計したコンセンサスPPR-DYWタンパク質を用い、大型放射光施設SPring-8でX線結晶構造解析を実施し、標的RNAと結合した複合体構造を決定した。その結果、PPRドメインが標的C塩基上流配列を高精度に認識し、適切な位置関係を形成することで、DYWドメインが狙ったC塩基のみをU塩基へ変換する仕組みが明らかになった。植物のミトコンドリアや葉緑体におけるRNA編集は、光合成や呼吸に不可欠なタンパク質生成を支えており、本研究はその根幹機構を示す成果となる。また、PPR-DYWタンパク質の高い標的特異性を利用した次世代RNA編集ツール開発への応用も期待されている。

植物のRNA編集酵素の「はたらく姿」を初めてとらえた~PPR-DYWタンパク質の結晶構造解析から、精密なC→U RNA編集の仕組みを解明~
PPR-DYWと標的RNAの複合体の立体構造 C塩基をU塩基に編集する様子

<関連情報>

PPR-DYWタンパク質による植物オルガネラのCからUへのRNA編集の構造的基盤 Structural basis of plant organelle C-to-U RNA editing by PPR-DYW proteins

Takamasa Teramoto,Ryota Urushihara,Reiya Aoyama,Ayumi Okada,HMizuho Ichinose,Yusuke Yagi,Takahiro Nakamura,Bernard Gutmann & Yoshimitsu Kakuta
Nature Communications  Published:27 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-72391-y  Unedited version

Abstract

Plants possess a unique C-to-U RNA editing mechanism mediated by PPR-DYW proteins, wherein the PPR domain recognizes specific RNA sequences while the DYW deaminase domain precisely edits the target C base—a process essential for functional protein expression in plant chloroplasts and mitochondria. The coordination of these two domains is considered crucial for precise RNA editing. In nature, this site-specific and precise base editing by PPR-DYW proteins distinguishes them from other base-editing deaminases. However, the absence of structures containing both PPR and DYW domains has limited our understanding of the precise RNA-editing mechanism of PPR-DYW proteins. Here, we present crystal structures of the consensus PPR-DYW (consPPR-DYW) protein, a representative of the PPR-DYW proteins, in both RNA-free and target RNA-bound states. Comparison between these states demonstrates domain movements upon target RNA binding, whereby the PPR domain accommodates the upstream sequence of the target C base in the proper conformation for editing while the DYW domain is optimally positioned for precise C-to-U conversion. These results, combined with comprehensive biochemical analyses, provide the foundation for a mechanistic model that explains the coordinated action of the PPR and DYW domains in achieving precise C-to-U editing.

細胞遺伝子工学
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