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1分子計測によるSecMの翻訳アレスト機構の解明

Publicly Offered Research

Project AreaNascent-chain Biology
Project/Area Number 15H01527
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

船津 高志  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (00190124)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Keywords1分子計測(SMD) / ナノバイオ / 光ピンセット / 蛋白質 / 1分子計測(SMD)
Outline of Annual Research Achievements

(1) 翻訳アレストにおけるリボソーム外の新生SecM鎖の役割の解明
新生ポリペプチド鎖のリボソーム外領域が翻訳アレストの安定性を変化させることを明らかにした。特に天然のSecMのN末端側配列は、翻訳アレストの安定化に有利であることが分かった。翻訳アレストの安定化機構について詳細に調べるため、新生ポリペプチド鎖のリボソーム外領域に部分欠損や変異を入れた。その結果、57-98残基の領域が必要であることが分かった。この領域のアラニンスキャニング解析を行った結果、疎水性残基のTrp91, Ile90, Phe95、およびαへリックス上で正電荷のクラスターを形成すると予測されるHis84, Arg87, Arg91が翻訳アレストの安定化に寄与していることが分かった。
(2) 翻訳アレスト解除の1分子力学測定
翻訳アレストを起こしてmRNA上に停滞したリボソームに、人工的に負荷を加えて翻訳アレストを解除し、その後の翻訳をリアルタイムで観察した。まず、無細胞翻訳系によりSecM翻訳アレスト複合体(新生ポリペプチド鎖-リボソーム-mRNA)を調製し、新生ポリペプチド鎖とmRNAをそれぞれビーズに結合させ、光ピンセットを用いて両端に負荷を加えた。負荷を加えながら、ビーズの中心間距離の時間変化を測定することで、翻訳アレストの解除および翻訳再開後の翻訳速度を実時間測定した。その結果、数pN程度の負荷を継続的に印加することで、翻訳アレストが解除され、10 codon/min程度の速さで翻訳が起こることを示唆するデータを得た。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 5 results)

  • [Journal Article] Live-cell single-molecule imaging of the cytokine receptor MPL for analysis of dynamic dimerization2016

    • Author(s)
      *Sakamoto A, Tsukamoto T, Furutani Y, Sudo Y, Shimada K, Tomita A, Kiyoi H, Kato T, Funatsu T.
    • Journal Title

      J. Mol. Cell Biol.

      Volume: 8 Issue: 6 Pages: 553-555

    • DOI

      10.1093/jmcb/mjw027

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Chaperonin GroEL uses asymmetric and symmetric reaction cycles in response to the concentration of non-native substrate proteins2016

    • Author(s)
      Ryo Iizuka, Takashi Funatsu
    • Journal Title

      Biophysics and Physicobiology

      Volume: 13 Issue: 0 Pages: 63-69

    • DOI

      10.2142/biophysico.13.0_63

    • NAID

      130005148429

    • ISSN
      2189-4779
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Culture-independent method for identification of microbial enzyme-encoding genes by activity-based single-cell sequencing using a water-in-oil microdroplet platform2016

    • Author(s)
      Kazuki Nakamura, Ryo Iizuka, Shinro Nishi, Takao Yoshida, Yuji Hatada, Yoshihiro Takaki, Ayaka Iguchi, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji and Takashi Funatsu
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 22259-22259

    • DOI

      10.1038/srep22259

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Photo-control of the ribosome movement along mRNA using a reversible phot-cross-linking probe2016

    • Author(s)
      Shunsuke Yamashiro, Ryo Iizuka, Takashi Funatsu
    • Organizer
      第54回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場、つくば市、茨城県
    • Year and Date
      2016-11-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 1分子力学測定によるSecM 翻訳アレスト解除機構の解析2016

    • Author(s)
      楊倬皓、飯塚怜、船津高志
    • Organizer
      第4回Ribosome Meeting
    • Place of Presentation
      大阪医科大学、高槻市、大阪府
    • Year and Date
      2016-09-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Releasing SecM translation arrest and observing resumed translation using optical tweezers2016

    • Author(s)
      Takashi Funatsu
    • Organizer
      Nascent Chain Biology Meeting 2016
    • Place of Presentation
      Fuji Lake Hotel, Yamanashi, Japan
    • Year and Date
      2016-09-01
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] The nascent SecM chain outside the ribosome stabilizes the translation arrest2016

    • Author(s)
      Zhuohao Yang, Yuanfang Guo, Ryo Iizuka, and Takashi Funatsu
    • Organizer
      Nascent Chain Biology Meeting 2016
    • Place of Presentation
      Fuji Lake Hotel, Yamanashi, Japan
    • Year and Date
      2016-09-01
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photo-control of the ribosome movement along mRNA using reversible photo-cross-linking2016

    • Author(s)
      Shunsuke Yamashiro, Ryo Iizuka, and Takashi Funatsu
    • Organizer
      Nascent Chain Biology Meeting 2016
    • Place of Presentation
      Fuji Lake Hotel, Yamanashi, Japan
    • Year and Date
      2016-09-01
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3つの生命現象を見えるようにする挑戦:細胞温度、アクチン重合、ストレス顆粒2016

    • Author(s)
      船津高志
    • Organizer
      レーザ顕微鏡研究会 第42回講演会(SLM-42)
    • Place of Presentation
      理化学研究所和光キャンパス、和光市、埼玉県
    • Year and Date
      2016-07-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Single-molecule fluorescence imaging by zero-mode waveguides2016

    • Author(s)
      Takashi Funatsu
    • Organizer
      Energy, Material & Nanotechnology Meeting On Light Matter Interactions
    • Place of Presentation
      Peninsula Excelsior Hotel, Singapore
    • Year and Date
      2016-05-10
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] SecMによる翻訳停止の分子メカニズム2015

    • Author(s)
      楊倬皓、飯塚怜、郭遠芳、山城竣介、船津高志
    • Organizer
      第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会合同大会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Culture-independent methods for screening and identifying microbial enzyme-encoding genes using microdroplet-based single cell genomics2015

    • Author(s)
      Kazuki Nakamura, Ryo Iizuka, Takao Yoshida, Yuji Hatada, Yoshihiro Takaki, Shinro Nishi, Ayaka Iguchi, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu
    • Organizer
      The 19th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • Place of Presentation
      Gyeongju (Republic of Korea)
    • Year and Date
      2015-10-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Culture-independent method for identifying microbial enzyme-encoding genes based on activity-driven single cell genomics2015

    • Author(s)
      Kazuki Nakamura, Ryo Iizuka, Takao Yoshida, Yuji Hatada, Yoshihiro Takaki, Shinro Nishi, Ayaka Iguchi, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu
    • Organizer
      第53回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      金沢大学 角間キャンパス(石川県・金沢市)
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Study on the molecular mechanism of translation arrest by SecM2015

    • Author(s)
      Zhuohao Yang, Ryo Iizuka, Yuanfang Guo, Takashi Funatsu
    • Organizer
      第53回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      金沢大学 角間キャンパス(石川県・金沢市)
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] The stability of the translation arrest of SecM internal deletion mutants2015

    • Author(s)
      Yuanfang Guo, Zhuohao Yang, Ryo Iizuka, Takashi Funatsu
    • Organizer
      第53回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      金沢大学 角間キャンパス(石川県・金沢市)
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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