翻訳開始因子ｅＩＦ２Ｂの機能発現の構造基盤

• Project Area: Structural basis of cell-signalling complexes mediating signal perception, transduction and responses
• Project/Area Number: 25121737
• 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: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 伊藤 拓宏 独立行政法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, ユニットリーダー (70401164)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2014: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2013: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: 翻訳 / 翻訳開始因子 / eIF2B / eIF2 / Ｘ線結晶構造解析

Outline of Annual Research Achievements

本研究は真核生物の翻訳開始の最初のステップを制御している翻訳開始因子eIF2Bの機能発現機構を構造生物学的手法により解明することを目的としている。eIF2Bは、GTP結合に依存して開始メチオニルtRNAをリボソームへと運ぶ役割を持つeIF2に特異的なグアニンヌクレオチド交換因子（GEF）であり、αからεの５つのサブユニットからなる。eIF2BのGEF活性はeIF2のαサブユニットのリン酸化により阻害されることが知られているが、その構造的メカニズムは明らかにされていない。昨年度までにeIF2Bの立体構造をX線結晶構造解析により明らかにし、さらにeIF2との相互作用様式を部位特異的クロスリンク法を用いた生化学的手法によって明らかにした。本年度は、等温滴定型カロリメトリーやゲル濾過クロマトグラフィーによる分子量測定を用いて、eIF2BとeIF2の相互作用について部位特異的変異体を用いた解析を行い、現在、投稿論文として発表準備中である。
eIF2BαとeIF2Bβ、eIF2Bδは制御サブコンプレックスを形成し、3つのサブユニットで形成されるくぼみによってリン酸化部位を含むeIF2αのN末端ドメインを認識していた。eIF2のリン酸化に感受性のなくなるeIF2B変異体のいくつかは、このくぼみを形成するアミノ酸残基の変異であり、これらの変異体はeIF2αあるいはeIF2全体との結合能が低下していることを明らかにした。したがってeIF2B変異体とeIF2の複合体では、eIF2BγとeIF2Bεからなる活性サブコンプレックスとeIF2が相互作用する状態に平衡が移動し、結果としてリン酸化の有無によらずGEF活性が上昇することを明らかにした。本研究によりeIF2のリン酸化によるeIF2BのGEF活性の制御機構の立体構造的モデルを提唱することが可能となった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Crystal structure of the eukaryotic translation initiation factor 2A from Schizosaccharomyces pombe (2014)
  • Author(s): Kazuhiro Kashiwagi, Takuhiro Ito, Shigeyuki Yokoyama
  • Journal Title: Journal of Structural and Functional Genomics Volume: - Issue: 3 Pages: 125-130
  • DOI: 10.1007/s10969-014-9177-y
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Structural insight into the interaction between eIF2B and eIF2B (2014)
  • Author(s): Kashiwagi Kazuhiro, Takuhiro Ito, and Shigeyuki Yokoyama
  • Organizer: Translational Control 2014 in Cold Spring Harbor Laboratory
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor, USA
  • Year and Date: 2014-09-02
• [Presentation] Structural Structural insight into the eIF2-eIF2B interaction (2014)
  • Author(s): Kashiwagi Kazuhiro, Takuhiro Ito, and Shigeyuki Yokoyama
  • Organizer: 23rd Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
  • Year and Date: 2014-08-11
  • Invited
• [Presentation] Structural mechanism of site-specific RNA modification by the bacterial tRNA(m1G37)-methyltransferase TrmD (2013)
  • Author(s): Ito, T., Masuda, I., Yoshida, KI., Goto-ito, S., Sekine, SI., Wonsuh, S., Hou, YM. and Yokoyama, S.
  • Organizer: 7th International Conference on Structural Genomics 2013 - Structural Life Science (ICSG2013-SLS)
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] Structural basis of the sequence-specific methyltransfer reaction by bacterial tRNA methyltransferase TrmD (2013)
  • Author(s): Ito, T., Masuda, I., Yoshida, KI., Goto-ito, S., Sekine, SI., Wonsuh, S., Hou, YM. and Yokoyama, S.
  • Organizer: The 65th Fujihara Seminar International Symposium on Synthetic Biology of Unnatural Base Pairs and Amino Acids
  • Place of Presentation: 苫小牧