真核生物の変異ｒＲＮＡ ８０Ｓリボソーム精製技術の開発と遺伝暗号解読機構の解析

• Project/Area Number: 12J06837
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Molecular biology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 斎藤 和紀 東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,530,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2012: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 翻訳 / 真核生物 / リボソーム

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、真核生物の変異rRNAリボソームの解析手法の確立と、変異体による真核生物リボソームの機能解析である。本研究を通して、以下の研究成果を得た。
真核生物の終止コドン解読は、真核生物特有のタンパク因子eRF1とeRF3がリボソームで機能することで達成されている。変異体や、翻訳伸長を阻害する抗生物質、eRF1/eRF3/リボソームの構造モデリングを用いて、終止コドン解読時におけるリボソームとeRF1、eRF3の相互作用部位とその機能を解析した。解析の結果、tRNAによるセンスコドン解読時に機能するリボソームの機能部位が、タンパク因子による終止コドン解読時にも同様の作用機序で機能していることが明らかにされ、センスコドンおよび終止コドンの両タイプの遺伝暗号に対してリボソームが普遍的に機能していることが示された。
リボソームの拡張された機能として品質管理機構が注目されている。品質管理機構により異常翻訳・異常タンパク質が感知され、プロテアソームやヌクレアーゼで速やかに排除されることで、プロテオームの適性が維持されている。本研究では品質管理機構のモデルシステムを構築し、遺伝学的スクリーニングにより機能因子としてプロテアソーム非依存的ユビキチンライゲースを同定した。そこでリジン残基を系統的に置換したユビキチン変異体を作成し、品質管理機構で機能するユビキチン鎖を解析した。その結果、異常翻訳の感知経路では非プロテアソーム・シグナルである K63 ユビキチン鎖が機能することを明らかにした。一連の発見を統合し、K63ユビキチン鎖の伸長効率に基づいた異常停滞の感知経路を提唱した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Genetic analysis of L123 of the tRNA-mimicking eukaryote release factor eRF1, an amino acid residue critical for discrimination of stop codons (2015)
  • Author(s): Kazuki Saito, Koichi Ito
  • Journal Title: Nucleic Acid Research Volume: in press Issue: 9 Pages: 4591-4601
  • DOI: 10.1093/nar/gkv376
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Inhibiting K63 Polyubiquitination Abolishes No-Go Type Stalled Translation Surveillance in Saccharomyces cerevisiae (2015)
  • Author(s): Kazuki Saito, Wataru Horikawa, Koichi Ito
  • Journal Title: PLOS Genetics Volume: in press Issue: 4 Pages: e1005197-e1005197
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005197
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Role of polyubiquitination specific for quality control of stalled translation (2014)
  • Author(s): Kazuki Saito, Wataru Horikawa, Koichi Ito
  • Organizer: EMBL Symposia: The Complex Life of mRNA
  • Place of Presentation: EMBL Heidelberg、ドイツ
  • Year and Date: 2014-10-05 – 2014-10-08
• [Presentation] 終止コドン解読におけるeRF1とeRF3の共役の解析 (2013)
  • Author(s): 斎藤和紀、伊藤耕
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(兵庫県)
  • Year and Date: 2013-12-05
• [Presentation] Analysis of stop codon decoding in eukaryotes (2012)
  • Author(s): Kazuki Saito, Koichi Ito
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: マリンメッセ福岡
  • Year and Date: 2012-12-11