細菌における蛋白質合成異常回避システム

• Project Area: Protein community: organization and maintenance of protein functions
• Project/Area Number: 22020001
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• 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): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2011: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2010: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: tmRNA / trans-translation / ribosome / translation / SmpB

Research Abstract

トランス・トランスレーションは、tmRNAと呼ばれる低分子RNAが情報分子mRNAと情報を読み取る分子tRNAの両方の機能を果たすことで異常mRNAから翻訳を引き継ぎ、結果として2本の情報分子から1本のキメラペプチドを合成する変則的翻訳であり、細胞においては「何らかの原因で滞った翻訳を解消し、そこから生じる異常タンパク質を処理する、真正細菌に特異的な細胞秩序維持システム」と理解される。本研究では、トランス・トランスレーションがmRNA上のどの位置でおこるのか、どのようなときに起こるのか、どうしてこの位置で起こるのか、という点について明らかにしていくことで、多彩な細胞機能との関係を明らかにすることを目的とした。
tmRNA結合蛋白質SmpBの点変異体を多数作成し、トランス・トランスレーションの各ステップにおける変異の効果を、ペプチジルtRNAからAla-tmRNAへのペプチド転移ならびにクエンチフローを用いたEF-TuによるGTP加水分解活性を指標に解析を行った。今年度は、特にtRNAの下半分を分子擬態すると考えられるN末端の球状ドメインに焦点を当てて解析を行った。その結果、EF-TuによるGTP加水分解時にAla-tmRNA/SmpBをリボソームから解離する変異体、ならびにEF-Tu非依存的にAla-tmRNA/SmpBがAサイトに結合する変異体などを取得することができた。また、それらの変異体の解析から、Ala-tmRNA/SmpB(トランス・トランスレーション)はアミノアシルtRNA(通常の翻訳)と比較してEF-Tu非依存的にAサイトに結合する経路が太いことを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] tRNA/mRNA mimicry by tmRNA and SmpB in trans-translation (2011)
  • Author(s): Kurita, D., Muto, A., Himeno, H.
  • Journal Title: J.Nucleic Acids Volume: 2011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] RsgA releases RbfA from 30S ribosomal subunit during a late stage of ribosome biosynthesis (2011)
  • Author(s): Goto, S., Kato, S., Kimura, T., Muto, A., Himeno, H.
  • Journal Title: EMBO J. Volume: 30 Pages: 104-114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of the C-terminal tail of SmpB in the early stage of trans-trsnslation (2010)
  • Author(s): Kurita, D., Muto, A., Himeno, H.
  • Journal Title: RNA Volume: 16 Pages: 980-990
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A small nucleolar RNA functions in rRNA processing in C.elegans (2010)
  • Author(s): Hokii, Y., Sasano, Y., Sato, M., Sakamoto, H., Sakata, K., Shingai, R., Taneda, A., Oka, S., Himeno, H., Muto, A., Fujiwara, T., Ushida, C.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. Volume: 38 Pages: 5909-5918
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel factor rescues ribosomes trapped on non-stop mRNAs (2010)
  • Author(s): Himeno, H.
  • Journal Title: Mol.Microbiol. Volume: 78 Pages: 789-791
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 大腸菌リボソーム小サブユニット依存GTP加水分解酵素RsgAの機能 (2012)
  • Author(s): 後藤史門、長谷要一、樽澤武房、菊地岳志、武藤あきら、姫野俵太
  • Organizer: 第1回リボソームミーティング
  • Place of Presentation: 広島
• [Presentation] A GTPase dissociates a ribosome binding factor from the 30S subunit during a late stage of the bacterial ribosome biosynthesis (2011)
  • Author(s): Goto, S., Muto, A., Himeno, H.
  • Organizer: RNA2011 (The 16^<th> Annual Meeting of the RNA Society)
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] Molecular mechanism of the early stages of trans-translation by tmRNA/SmpB (2011)
  • Author(s): Kurita, D., Hattori, Y., Muto, A., Himeno, H.
  • Organizer: RNA2011 (The 16^<th> Annual Meeting of the RNA Society)
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] Loss of integrity of the ribosome confers salt resistance on Escherichia coli cells (2011)
  • Author(s): Tarusawa, T., Hase Y., Goto, S., Muto, A., Himeno, H.
  • Organizer: RNA2011 (The 16^<th> Annual Meeting of the RNA Society)
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] Molecular mechanism of trans-translation mediated by tmRNA/SmpB (2011)
  • Author(s): Himeno, H., Kurita, D., Muto, A.
  • Organizer: IUMS2011 (Internal Union of Microbiological Society 2011 Congress)
  • Place of Presentation: Sapporo
• [Presentation] 大腸菌におけるリボソーム関連因子欠損株による塩ストレス耐性の獲得 (2011)
  • Author(s): 樽澤武房、長谷要一、武藤あきら、姫野俵太
  • Organizer: 第5回に本ゲノム微生物学会若手の会
  • Place of Presentation: 御殿場
• [Presentation] A GTPase dissociates a ribosome binding factor from the 30S subunit of the ribosome during a late stage of the bacterial ribosome biogenesis (2011)
  • Author(s): 後藤史門, 武藤あきら, 姫野俵太
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] Molecular mimicry of tRNA/mRNA during trans-translation (2010)
  • Author(s): Kurita, D., Une, M., Muto, A., Himeno, H.
  • Organizer: ASBMB 2010 Annual Meeting
  • Place of Presentation: Anaheim, USA
• [Presentation] Structural studies for RsgA/YjeQ, a ribosome maturation factor (2010)
  • Author(s): Takemoto, C., Connell, S.R., Hase, Y., Naoe, C., Wang, H., Kaminishi, T., Kikuchi, T., Hirata, Y., Kurita, D., Muto, A., Muto, Y., Yokoyama, S., Himeno, H.
  • Organizer: Ribosomes 2010 Meeting
  • Place of Presentation: Orvieto, Italy
• [Presentation] Molecular mimicry by tmRNA/SmpB during trans-translation (2010)
  • Author(s): Kurita, D., Une, M., Muto, A., Himeno, H.
  • Organizer: Ribosomes 2010 Meeting
  • Place of Presentation: Orvieto, Italy
• [Presentation] The mutation of the C.elegans genomic locus encoding a snoRNA has a defect in the pre-rRNA processing (2010)
  • Author(s): Ushida, C., Hokii, Y., Sasano, Y., Sato, M., Sakamoto, H., Himeno, H., Muto, A., Fujiwara, T.
  • Organizer: Fifteenth Annual Meeting of the RNA Society
  • Place of Presentation: Seattle
• [Presentation] トランス・トランスレーション初期過程におけるC末端tailの働き (2010)
  • Author(s): 栗田大輔、宇根理高、武藤〓、姫野俵太
  • Organizer: 第12回RNAミーティング
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] リボソーム成熟因子RsgA/YjeQの構造機能解析 (2010)
  • Author(s): 竹本千重、Sean Connell、長谷要一、直枝智恵子、王宏飛、上西達也、菊池岳志、平田侑也、栗田大輔、武藤〓、武藤裕、横山茂之、Paola Fucini、姫野俵太
  • Organizer: 第12回RNAミーティング
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] tRNAとmRNAの両方の機能を持つtmRNA (2010)
  • Author(s): 姫野俵太
  • Organizer: 第9回新しいRNA/RNPを見つける会
  • Place of Presentation: 弘前
• [Presentation] 無細胞トランス・トランスレーション系におけるSmpBのC末端tailの働き (2010)
  • Author(s): 栗田大輔、武藤〓、姫野俵太
  • Organizer: 第5回無細胞生命科学研究会
  • Place of Presentation: 岡山
• [Presentation] Trans-translation by tmRNA/SmpB (2010)
  • Author(s): Kurita, D., Une, M., Muto, A., Himeno, H.
  • Organizer: The 3rd International Symposium on Protein Community
  • Place of Presentation: Nara
• [Presentation] Molecular mechanism of the early stage of trans-translation (2010)
  • Author(s): Kurita, D., Une, M., Muto, A., Himeno, H.
  • Organizer: 7th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • Place of Presentation: Yokohama
• [Presentation] tRNA/mRNAハイブリッドとtRNA/mRNA擬態タンパク質によるtrans-translation (2010)
  • Author(s): 姫野俵太、栗田大輔、宇根理高、武藤〓
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Book] Advances in Gene tics Research-Vol.6 (2011)
  • Author(s): Himeno, H., Kurita, D., Muto, A.
  • Total Pages: 43
  • Publisher: Nova Science Publishers Inc.
• [Book] mRNAプログラム多様性と非対称性の獲得戦略 (2010)
  • Author(s): 姫野俵太、栗田大輔、武藤〓(稲田利文、大野睦人編)
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 共立出版
• [Book] 生命化学IT第2版-遺伝子の働きとその応用- (2010)
  • Author(s): 渡辺公綱、姫野俵太
  • Total Pages: 290
  • Publisher: 丸善出版