Ribosomal stalk complex driving translation cycle: molecular basis for high-speed and high-efficiency

• Project/Area Number: 24370073
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Molecular biology
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: UCHIUMI Toshio 新潟大学, 自然科学系, 教授 (50143764)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ITO Kosuke 新潟大学, 自然科学系, 助教 (20502397) ; YAO Minn 北海道大学, 大学院先端生命科学研究院, 教授 (40311518) ; MIYOSHI Tomohiro 新潟大学, 研究推進機構, 助教 (60534550) ; UCHIYAMA Susumu 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (90335381)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000); Fiscal Year 2014: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2013: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2012: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
• Keywords: リボソーム / 翻訳因子 / リボソームストーク / リボソームタンパク質 / 遺伝情報翻訳 / EF-1α / EF-2 / IF5B / ストーク / リボソーム蛋白質 / 翻訳サイクル

Outline of Final Research Achievements

We have studied on the ribosomal stalk protein complex, which determines the rate and efficiency of protein synthesis (translation), by using biochemical and crystallographic approaches, as follows: 1) multiple copies of the stalk proteins all bind to the ribosomal core via their N-terminal domains, and the C-terminal region of each stalk is flexible and moving widely around the ribosome; 2) the crystal structural data indicate that the C-terminal region of the stalk protein binds to individual translation factors through hydrophobic interactions; 3) the interactions between the C-terminal region of the stalk protein and translation factors is important to recruit the factors to the functional center within the ribosomal core. These lines of evidence demonstrate the crucial contribution of the stalk protein to efficient translation.

Research Products

• [Journal Article] Characterization of anti-P monoclonal antibodies directed against the ribosomal protein•RNA complex antigen and produced using MRL autoimmune-prone mice. (2015)
  • Author(s): Sato, H., Onozuka, M., Hagiya, A., Hoshino, S., Narita, I., and Uchiumi T.
  • Journal Title: Clin. Exp. Immunol. Volume: 179 Issue: 2 Pages: 236-244
  • DOI: 10.1111/cei.12460
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Molecular insights into the interaction of the ribosomal stalk protein with elongation factor 1α. (2014)
  • Author(s): Ito, K., Honda, T., Suzuki, T., Miyoshi, T., Murakami, R., Yao, M., and Uchiumi T.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. Volume: 42 Issue: 22 Pages: 14042-14052
  • DOI: 10.1093/nar/gku1248
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Crystal structure of α-amylase from Oryza sativa : Molecular insights into enzyme activity and thermostability (2014)
  • Author(s): Akihito OCHIAI, Hiroshi SUGAI, Kazuki HARADA, Seiya TANAKA, Yohei ISHIYAMA, Kosuke ITO, Takaaki TANAKA, Toshio UCHIUMI, Masayuki TANIGUCHI, Toshiaki MITSUI
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Volume: (In press) Issue: 6 Pages: 989-997
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.917261
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Characterization of putative toxin-antitoxin systems in Vibrio parahaemolyticus (2014)
  • Author(s): Hino, M., Zhang, J., Takagi, H., Miyoshi, T., Uchiumi, T., Nakashima, T., Kakuta, Y., and Kimura, M.
  • Journal Title: J Appl Microbiol Volume: publised on line Issue: 1 Pages: 185-195
  • DOI: 10.1111/jam.12513
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Molecular dissection of the silkworm ribosomal stalk complex: the role of multiple copies of the stalk proteins (2013)
  • Author(s): Baba, K., Tumuraya, K., Tanaka, I., Yao, M, and Uchiumi, T.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res Volume: 41 Issue: 6 Pages: 3635-3643
  • DOI: 10.1093/nar/gkt044
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystallization and preliminary X-ray analysis of peptidyl-tRNA hydrolase from Thermus thermophilus HB8 (2013)
  • Author(s): Matsumoto, A.
  • Journal Title: Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun Volume: 69 Issue: 3 Pages: 332-335
  • DOI: 10.1107/s1744309113003424
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Solution structure of human P1-P2 heterodimer provides insights into the role of eukaryotic stalk in recruiting the ribosome-inactivating protein trichosanthin to the ribosome (2013)
  • Author(s): Lee, K.M., Yusa, K., Chu, L.O., Yu, C.W., Oono, M., Miyoshi, T., Ito, K., Shaw, P.C., Wong, K.B., and Uchiumi, T
  • Journal Title: Nucleic Acids Res Volume: 41 Issue: 18 Pages: 8776-8787
  • DOI: 10.1093/nar/gkt636
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of chimeric ribosomal stalk complexes from eukaryotic and bacterial sources : structural features responsible for specificity of translation factors (2012)
  • Author(s): Mochizuki, M., 他
  • Journal Title: Genes to Cells Volume: 17 Pages: 273-284
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural basis for the substrate recognition and catalysis of peptidyl-tRNA hydrolase (2012)
  • Author(s): Ito, K. 他
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. Volume: 40 Issue: 20 Pages: 10521-10531
  • DOI: 10.1093/nar/gks790
  • Peer Reviewed
• [Presentation] リボソームストークタンパク質と翻訳伸長因子EF1αの機能的相互作用の分子機構解析 (2015)
  • Author(s): 伊東孝祐、鈴木隆寛、三好智博、村上僚、姚閔、内海利男
  • Organizer: 第3回リボソームミーティング
  • Place of Presentation: ANAホリデイ・イン リゾート宮崎（宮崎）
  • Year and Date: 2015-03-17 – 2015-03-18
• [Presentation] リボソームストークタンパク質による翻訳伸長因子の機能発現機構 (2015)
  • Author(s): 今井大達、三好智博、村上僚、伊東孝祐、内海利男
  • Organizer: 第3回リボソームミーティング
  • Place of Presentation: ANAホリデイ・イン リゾート宮崎（宮崎）
  • Year and Date: 2015-03-17 – 2015-03-18
• [Presentation] リボソームストークと翻訳因子間相互作用研究の新展開 (2014)
  • Author(s): 内海利男、鈴木隆寛、村上僚、今井大達、三好智博、伊東孝祐
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
  • Invited
• [Presentation] 立体構造解析に基づいたペプチジル tRNA 加水分解酵素の酵素学的機能解析 (2014)
  • Author(s): 上原祐二、伊東孝祐、村上僚、松本愛弥、三好智博、清水義宏、竹本千重、横川隆志、上田卓也、内海利男
  • Organizer: 第9回 無細胞生命科学研究会
  • Place of Presentation: 大阪大学医学部 銀杏会館 （大阪）
  • Year and Date: 2014-10-08 – 2014-10-09
• [Presentation] リボソームストークタンパク質と翻訳伸長因子 EF1α の機能的相互作用の構造基盤 (2014)
  • Author(s): 伊東孝祐、本田貴嘉、鈴木隆寛、三好智博、村上僚、田中勲、姚閔、内海利男
  • Organizer: 第16回日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: ウインク愛知（名古屋）
  • Year and Date: 2014-07-23 – 2014-07-25
• [Presentation] リボソームストーク C 末端領域は、翻訳因子の 23S rRNA sarcin/ricin loop へのリクルートに不可欠である (2014)
  • Author(s): 今井大達、三好智博、村上僚、鈴木隆寛、伊東孝祐、内海利男
  • Organizer: 第16回日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: ウインク愛知（名古屋）
  • Year and Date: 2014-07-23 – 2014-07-25
• [Presentation] 翻訳開始因子IF5Bとリボソームストーク複合体の相互作用解析 (2014)
  • Author(s): 村上僚、今井大達、三好智博、伊東孝祐、内海利男
  • Organizer: 第16回日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: ウインク愛知（名古屋）
  • Year and Date: 2014-07-23 – 2014-07-25
• [Presentation] リボソームstalk複合体による翻訳因子とリボトキシンリクルート機構 (2013)
  • Author(s): 内海 利男
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会ワークショップ
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Invited
• [Presentation] 真核生物リボソームストークタンパク質のC末端領域におけるリン酸化が及ぼす翻訳反応への影響 (2013)
  • Author(s): 小野塚美穂, 馬場健太郎, 三好智博, 伊東孝祐, 内海利男
  • 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
• [Presentation] The ribosome has multiple “arm-like” structures to catch translation factors (2013)
  • Author(s): Uchiumi, T., Baba, K., Onozuka, M., Honda, T., Nomura, N., and Yao, M.
  • Organizer: International Conference on Nucleic Acid Enzymes and Enzymes in Human Diseases
  • Place of Presentation: The Chinese University of Hong Kong, Hong Kong
  • Invited
• [Presentation] Peptidyl-tRNA hydrolase の基質認識および触媒反応の構造基盤 (2013)
  • Author(s): 伊東 孝祐、村上 僚、望月 正弘、斉 浩、清水 義宏、三浦 謹一郎、上田 卓也、内海 利男
  • Organizer: 第15回 日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: 愛媛県県民文化会館ひめぎんホール、松山
• [Presentation] リボトキシン作用に関与するリボソームP1/P2ダイマーの柔軟な機能構造 (2013)
  • Author(s): 遊佐和之、三好智博、Ka-Ming Lee、Lai-On Chu, Conny Wing-Heng Yu, 大野萌、伊東孝祐、Pang-Chui Shaw, Kam-Bo Wong、内海利男
  • Organizer: 第8回無細胞生命科学研究会
  • Place of Presentation: 新潟大学
• [Presentation] ヒトリボソームP0/P1/P2 ストークタンパク質が共有するC 末端部位と翻訳伸長因子間の相互作用 (2013)
  • Author(s): 小野塚美穂, 馬場健太朗, 三好智博, 伊東孝祐, 内海利男
  • Organizer: 第８回無細胞生命科学研究会
  • Place of Presentation: 新潟大学
• [Presentation] ハイブリッドリボソームを用いた古細菌翻訳伸長因子によるin vitroペプチド鎖伸長反応系の構築 (2013)
  • Author(s): 鈴木 隆寛, 三好 智博, 村上 僚, 佐藤 駿平, 伊東 孝祐, 内海 利男
  • Organizer: 第8 回 無細胞生命科学研究会
  • Place of Presentation: 新潟大学
• [Presentation] 好熱性古細菌翻訳因子によるin vitro翻訳系の確立 (2013)
  • Author(s): 鈴木 隆寛, 本田 貴嘉, 村上 僚, 佐藤 駿平, 三好 智博, 伊東 孝祐, 内海 利男
  • Organizer: 日本Archaea研究会第26回講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
• [Presentation] 超好熱性アーキアの反応系を用いて見えてきたリボソームの翻訳因子リクルート機構 (2013)
  • Author(s): 内海利男, 他
  • Organizer: 日本農芸化学会2013年度大会
  • Place of Presentation: 東北大学川内北キャンパス(招待講演)
• [Presentation] 古細菌リボソームストークタンパク質aP1と翻訳伸長因子aEF-1α間の相互作用とaEF-1βによる調節 (2012)
  • Author(s): 鈴木隆寛, 他
  • Organizer: 第14回日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学百周年記念会館川内萩ホール
• [Presentation] 古細菌リボソームストークタンパク質aP1タイマーは二種類の翻訳因子aEF-la/aEF-2を同時に結合する (2012)
  • Author(s): 本田貴嘉, 他
  • Organizer: 第14回日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学百周年記念会館川内萩ホール
• [Presentation] ヒトリボソームPO/P1/P2ストークタンパク質が共有するC末端部位の翻訳伸長因子eEF-la/eEF-2との相互作用 (2012)
  • Author(s): 小野塚美穂, 他
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場,マリンメッセ福岡
• [Presentation] 動物リボソームstalkタンパク質のhinge領域はリボトキシンの効率的作用に不可欠である (2012)
  • Author(s): 遊佐和之, 他
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場,マリンメッセ福岡
• [Presentation] ハイブリッドリボソームを用いた古細菌翻訳因子によるin vitroペプチド鎖伸長反応系の構築 (2012)
  • Author(s): 鈴木隆寛, 他
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場,マリンメッセ福岡
• [Book] 生化学 (2013)
  • Author(s): 内海利男、馬場健太朗、小野塚美穂
  • Total Pages: 8
  • Publisher: 日本生化学会
• [Remarks] Uchiumi-Ito Lab
  • URL: http://www.sc.niigata-u.ac.jp/biologyindex/uchiumi-ito/
• [Remarks] Uchiumi - Ito Lab
  • URL: http://www.sc.niigata-u.ac.jp/biologyindex/uchiumi-ito/