2022 Fiscal Year Annual Research Report
Functions and mechanisms of reguratory nascent chains
| Project Area | Multifaceted Proteins: Expanding and Transformative Protein World |
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| Project/Area Number |
20H05926
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| Research Institution | Kyoto Sangyo University |
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Principal Investigator |
千葉 志信 京都産業大学, 生命科学部, 教授 (20523517)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内藤 哲 北海道大学, 農学研究院, 農学研究院研究員 (20164105)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Keywords | 機能性新生鎖 / 翻訳アレスト / リボソーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、新生鎖の状態で細胞内環境をモニタリングし、遺伝子発現制御を介して細胞の機能を調節する「機能性新生鎖」の生理機能と分子機構の解明を目指している。
代表者・千葉は、昨年度に引き続き、放線菌由来のアレスト因子ApcA、ApdA、および、根粒菌由来のApdPについて、変異解析を行ってきた。本年度は、リボソームトンネルの変異によるアレストへの影響を検討しApcA、ApdA、ApdPが、リボソームトンネルの狭窄部位の変異に対して異なる影響を受けることを見出した。この結果と、昨年度までの変異解析の結果を合わせると、ApcA、ApdA、ApdPが、異なるリボソームとの相互作用を介してアレストを安定化させていることを示唆している。さらに、バイオインフォマティクスの手法を用いたスクリーニングから、これらの因子と類似のアレスト配列を持つ因子が様々な生物種に存在する可能性を示唆する結果を得た。
研究分担者の内藤は、真核生物における「機能性新生鎖」の生理機能と分子機構の解明に資する研究材料として、変異型リボソームのみを発現するトランスジェニック・シロイヌナズナ株の作出を継続して実施した。細胞質のリボソームタンパク質uL4は2つのパラログ遺伝子uL4AとuL4Dを持つ。uL4Dのノックアウト株に、変異型uL4D遺伝子を導入し、トランスジェニック・シロイヌナズナ株の確立後に、uL4Aのノックアウト株との掛け合わせを行う方策により，各種の変異を持つuL4D遺伝子を導入したトランスジェニック・シロイヌナズナ株の確立を行なった。同様の方策で、葉緑体とミトコンドリアのリボソームのuL4遺伝子（いずれも核コード）の変異株の作出を行なった。また、ウサギ網状赤血球ライセートの試験管内翻訳系での翻訳アレストを生化学的に記述する解析系を構築し，コムギ胚芽抽出液とは異なる点を見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
千葉は、アレストペプチドとリボソームの変異解析を進めた結果、共通配列を持つ３つのアレストペプチドの多様なリボソーム-新生鎖相互作用の存在を明らかにしつつあり、さらに、類似の配列を持つ新規アレスト因子の存在を示唆する結果を得つつある。
内藤は、細胞質リボソームタンパク質uL4に変異をもつトランスジェニック・シロイヌナズナ株の作出に成功し、変異型リボソームのみを持つ株の構築に向けた解析を進めた。また、これまでに確立した植物に加えて、動物の無細胞翻訳系における翻訳アレストを生化学的に記述する実験系の確立にも成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
千葉は、ApcA、ApdAについて、放線菌を宿主としたin vivoの系で、下流遺伝子の発現制御への関与を検討する。また、海外の共同研究者とともに、ApcA、ApdA、ApdPの構造解析を進める。
内藤は、細胞質のリボソームについて、変異型リボソーム遺伝子を導入したトランスジェニック・シロイヌナズナのホモ接合体個体で、染色体上の遺伝子導入位置の同定、並びにmRNA、タンパク質、およびリボソームレベルでの発現量の解析等を行い、変異型リボソーム遺伝子のみを持つ株の構築へと進める。葉緑体とミトコンドリアのリボソーム遺伝子についても変異型リボソーム遺伝子を導入したトランスジェニック・シロイヌナズナのホモ接合体個体の構築を行う。シロイヌナズナにおけるN末端メチオニンの除去酵素の欠損変異株、および、新たな翻訳アレスト系の解析を行い、「機能性新生鎖」の生理機能の研究へ展開する。
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