一時停止状態にある翻訳の再開を保証する機構の解明

• Project Area: Nascent-chain Biology
• Project/Area Number: 15H01542
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: 吉久 徹 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 教授 (60212312)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000); Fiscal Year 2016: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2015: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
• Keywords: 翻訳停止 / 翻訳再開 / mRNA品質管理 / minor tRNA / HAC1 / 新生鎖 / tRNA

Outline of Annual Research Achievements

翻訳の一時停止と適切なキューに基づく機動的翻訳制御は、新生鎖のフォルディング等の多様な翻訳活動に必要である。翻訳の一時停止には、mRNAの2次構造依存、rare codon依存等と幾つかの機構があるが、能動的な翻訳再開の機構が明らかになっている例は少ない。さらに翻訳停止mRNAは、No-Go Decay（NGD）という品質管理に曝されており、生物は機動的翻訳停止とNGDを巧妙に使い分けていると考えられる。我々は機動的翻訳停止に対する翻訳再開機構やこれと共役したNGDのON-OFF機構が存在する、もしくは、確率的な翻訳再開タイミングとNGD発動のタイミングが微妙にバランスされていると推測し、そのような機構の解明を目指し、酵母を用いた分子遺伝学的な解析計画を立案し、今年度は以下の課題に取り組んだ。
小胞体ストレス応答に関わるHAC1 mRNA前駆体は細胞質スプライシングを鍵イベントして翻訳を再開するまで、安定な翻訳停止状態にある。Rlg1は細胞質スプライシングの際にエキソン連結に関わるRNA ligaseだが翻訳再開に関わる事が判っている。今回多数のrlg1変異の解析から、Rg1は非翻訳状態のHAC1 mRNA前駆体の安定化にも関わることが示された。HAC1 mRNA前駆体の安定化不全、または、HAC1 mRNA成熟体の翻訳再開不全を示すrlg1変異の多コピーサプレッサーが多数単離されており、翻訳停止時のRNA品質管理回避に関わると思しき因子や翻訳再開に関わる因子群が同定されつつある。他方、codon依存の翻訳停止／遅延を理解するには翻訳時のtRNAの利用可能状況、即ちtRNA量の絶対定量が必要となる。このためtRNAの3'末端を配列特異的に標識する方法を確立した。この手法により、炭素源等の栄養状態や生育状態によって、tRNA種の量比が変化する事が明らかとなった。

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。

Research Products

• [Int'l Joint Research] PTC Therapeutics(米国)
• [Journal Article] Motion analysis and ultrastructural study of a colonial diatom, Bacillaria paxillifer. (2016)
  • Author(s): Yamaoka, N., Suetomo, Y., Yoshihisa, T., and Sonobe, S.
  • Journal Title: Microscopy Volume: 65 Issue: 3 Pages: 211-221
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfv375
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cytosolic Hsp70 and co-chaperones constitute a novel system for tRNA import into the nucleus. (2015)
  • Author(s): Takano, A., Kajita, T., Mochizuki, M., Endo, T., and Yoshihisa, T.
  • Journal Title: eLife Volume: 4
  • DOI: 10.7554/elife.04659
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Nucleocytoplasmic shuttling of tRNAs and implication of the cytosolic Hsp70 system in tRNA import (2015)
  • Author(s): Yoshihisa, T.
  • Journal Title: Nucleus Volume: 6 Issue: 5 Pages: 339-343
  • DOI: 10.1080/19491034.2015.1082696
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The tRNA splicing endonuclease complex cleaves the mitochondria-localized CBP1 mRNA. (2015)
  • Author(s): Tsuboi, T., Yamazaki, R., Nobuta, R., Ikecuhi, K., Makino, S., Ohtaki, Y., Suzuki, Y., Yoshihisa, T., Trotta, C., and Inada, T.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 290 Issue: 26 Pages: 16021-16030
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.634592
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 真核細胞におけるtRNAのダイナミクスと、真核細胞のtRNAダイナミズムに対するロバストネス (2016)
  • Author(s): 吉久徹、永井陽久、森滉平、河野龍之進
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] 出芽酵母における各isodecoder tRNAの絶対定量 (2016)
  • Author(s): 永井陽久、森滉平、吉久徹
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] Dynamics of tRNA in eukaryotic cells, and their robustness against tRNA dynamism (2016)
  • Author(s): Akihisa Nagai, Kohei Mori, Ryunoshin Kohno and Tohru Yoshihisa
  • Organizer: Nascent Chain Biology
  • Place of Presentation: 富士レイクホテル（山梨県南都留郡）
  • Year and Date: 2016-09-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ssa2p, one of the major cytosolic Hsp70s, acts as a nuclear import carrier for tRNAs in budding yeast. (2016)
  • Author(s): Akira Takano, Takuya Kajita, Makoto Mochizuki, Toshiya Endo, and Tohru Yoshihisa
  • Organizer: RNA 2016
  • Place of Presentation: 京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-06-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 出芽酵母の主要な細胞質Hsp70であるSsa2pは、tRNAの核内輸送体として働く。 (2015)
  • Author(s): 髙野 晃、梶田 拓弥、望月 誠、遠藤 斗志也、吉久 徹
  • Organizer: 日本生化学会・日本分子生物学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 翻訳共役型タンパク質膜透過における翻訳後膜透過因子Sec71及びSec72の寄与 (2015)
  • Author(s): 姜公秀、吉久徹、阪口雅朗
  • Organizer: 日本生化学会・日本分子生物学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] Analysis of outer membrane insertion mechanism of yeast mitochondrial protein (2015)
  • Author(s): Jiyao Song、田村康、吉久徹、遠藤斗志也
  • Organizer: 日本生化学会・日本分子生物学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 酵母HAC1 mRNAの特異な翻訳制御とRNA品質管理回避 (2015)
  • Author(s): 吉久徹、小林小夏、佐藤大典、稲田利文、遠藤斗志也
  • Organizer: 日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2015-06-30
• [Presentation] ケイソウの滑走運動 (2015)
  • Author(s): 山岡望海、末友靖隆、吉久徹、園部誠司
  • Organizer: 日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2015-06-30
• [Presentation] 翻訳共役型タンパク質膜透過における翻訳後膜透過因子Sec71及びSec72の寄与 (2015)
  • Author(s): 姜公秀、吉久徹、阪口雅朗
  • Organizer: 日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2015-06-30