構造生物学：TボックスリボスイッチのステムIドメインとコグネイトtRNAの複合体の共結晶構造
Nature 500, 7462 doi: 10.1038/nature12440
グラム陽性細菌では、アミノアシルtRNA合成酵素や他のタンパク質の発現が、いろいろな栄養状態下で変動する転移RNAのアミノアシル化レベルに応答して、Tボックスリボスイッチにより調節されている。Tボックスは、自らが調節するメッセンジャーRNAの5′非翻訳領域にあり、2つの保存されたドメインからなる。ステムIには、コグネイトtRNAのアンチコドンと塩基対を形成することで結合相手を指定するトリヌクレオチドが含まれている。ステムIドメインの3′側には、アンチターミネータードメインがあり、これはtRNAの受容末端と塩基対を形成してそのアミノアシル化状態を評価する。このリボスイッチによるtRNA認識は系統的によく保存され、病原菌では広く見られるにもかかわらず、その構造基盤はよく分かっていない。今回我々は、約100ヌクレオチドからなるTボックスステムIドメインが、特異的で親和性の高い（解離定数のKdが約150 nM）tRNA結合に必要かつ十分であることを示し、Oceanobacillus iheyensis由来のglyQステムIとそのコグネイトtRNAとの複合体の3.2 Å分解能での構造を報告する。ステムIは、アンチコドンだけでなく、tRNAの全体構造を認識している。これは、リボソームのような大きなリボ核タンパク質や、アミノアシルtRNA合成酵素のようなタンパク質によって実現されていることだが、小型のmRNAドメインでは前例がない。C字形のステムIはL字形のtRNAを抱えており、両者の間には広い（1,604 Å2の）分子間界面が形成されている。アンチコドンを指定するトリヌクレオチドとアンチコドンの間の相互作用に加えて、ステムIの先端近くで互いに絡み合う2つのTループが、tRNAの屈曲部に積み重なっている。この様子は、リボヌクレアーゼPのJ11/12–J12/11モチーフとリボソームE部位のL1ストークの積み重なり方に似ている。これらのリボ核タンパク質とTボックスは類縁でないことから、tRNAの普遍的な特徴を認識するこの戦略は、収束的に進化したものと考えられる。ステムIとtRNAは、tRNAに備わった柔軟性と保存された翻訳後修飾を利用して相互に形を変えて誘導適合するため、形状の相補性は高くなる。このことにより、特異性と親和性がもたらされるだけでなく、Tボックスの全体的な構造がまとめ上げられている。
