リボソーム30Sサブユニット生合成後期過程の研究

Research Project

Project/Area Number	23K05022
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
Research Institution	Hirosaki University
Principal Investigator	姫野俵太弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (80208785)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2028-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000) Fiscal Year 2027: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2026: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords	リボソーム / リボソーム成熟 / リボソーム生合成 / 翻訳 / リボソーム成熟因子
Outline of Research at the Start	これまでに応募者が明らかにしてきた「RsgAとRbfAの関係」を足がかりとして、細菌のリボソーム30Sサブユニット生合成（成熟）過程後期に必要とされるいくつかの成熟因子（RsgA、RbfA、RimM、Era、YbeY, YbeZ, RimP, KsgA）に焦点を当て、遺伝学、生化学的アプローチを用いて各因子間の物理的・機能的繋がりを解析し、「各因子が30Sサブユニット成熟過程のどの段階でどのように働くのか」について明らかにしていく。さらには生合成中間体の構造解析を行う。これにより、リボソーム30Sサブユニットの生合成後期過程の全容解明につなげる。
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、これまでに研究代表者が明らかにしてきた「RsgAとRbfAの関係」を足がかりとして、細菌のリボソーム30Sサブユニット生合成（成熟）過程後期に必要とされる４種類の成熟因子（RsgA、RbfA、RimM、Era）に焦点を当て、遺伝学、生化学的アプローチを用いて各因子の30Sサブユニット成熟に対する役割を解析していく。同時に、生合成中間体の構造解析を行うことによりその分子メカニズムを詳しく解析し、リボソームの生合成後期過程の全容解明につなげる。また、各成熟因子を欠損させた細胞に蓄積している30Sサブユニット生合成中間体から成熟した30Sサブユニットをin vitroで構築する系を確立し、新規抗生物質開発に向けての基礎とする。本年度は、「YbeYの欠損株から調製した30Sサブユニット生合成中間体は、他の成熟因子（RsgA、RbfA、RimM）の欠損株から調製した30Sサブユニット生合成中間体とは異なり、EraのGTP加水分解活性を活性化しなかった」という前年度までに得られた知見に着目し、YbeY欠損株から調製した30Sサブユニット生合成中間体を調べた。その結果、YbeYの欠損株から調製した30Sサブユニット生合成中間体は、他の成熟因子の欠損株から調製した30Sサブユニット生合成中間体とは異なり、リボソームタンパク質S21がほとんど結合していなかった。この結果は、YbeYの欠損株から調製した30Sサブユニット生合成中間体が特殊な30Sサブユニット生合成中間体であり、EraとS21の間の関係も含めてこれを追求することで、30Sサブユニット成熟過程を知る上での鍵となることを示唆するものである。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 研究代表者は、YbeYの欠損株から調製した30Sサブユニット生合成中間体は、他の成熟因子の欠損株から調製した30Sサブユニット生合成中間体とは異なり、EraのGTP加水分解活性を活性化しないことを明らかにしている。本年度は、YbeYの欠損株から調製した30Sサブユニット生合成中間体は、他の成熟因子の欠損株から調製した30Sサブユニット生合成中間体とは異なり、リボソームタンパク質S21がほとんど結合していないことを明らかにした。これらの知見は、EraとYbeYとS21との間に何らかの関係があることを示唆したものであり、これまで混沌としていた30Sサブユニット成熟過程を知る上での鍵となることを示唆するものである。
Strategy for Future Research Activity	各種成熟因子欠損株由来の30Sサブユニット生合成中間体によるEraのGTP加水分解活性を活性化について、in vitroで速度論的解析を行う。一方、Eraと各種成熟因子欠損株由来の30Sサブユニット生合成中間体とEraとの結合を調べる。その際、補助因子としてGTP、GDP、GDPNPを用いる。 YbeYはエンドヌクレアーゼ活性を有しており、17S RNAから16S rRNAへのプロセッシングに関わるとされているが、そのタイミングや関連因子については不明である。本研究では17S RNAから16S rRNAへのプロセッシングとEraのGTPase活性との関係、またそれらと30Sサブユニット生合成中間体へのS21の結合について、in vitroおよびin vivo両面から明らかにしていく。