Functional analysis of nascent peptides regulating mRNA localization

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Nascent-chain Biology
• Project/Area Number: 26116006
• 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: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Kohno Kenji 奈良先端科学技術大学院大学, 研究推進機構, 特任教授 (50142005)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木俣 行雄 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 准教授 (60263448)
• Project Period (FY): 2014-07-10 – 2019-03-31
• Keywords: 蛋白質 / 翻訳ポージング / リボソーム / 小胞体 / 品質管理 / ストレス応答 / 細胞質スプライシング

Outline of Final Research Achievements

XBP1 protein, which could mitigate endoplasmic reticulum (ER) stress, carries its own mRNA to the ER membrane due to ribosomal stalling caused by translational pausing sequence (PS) located to the C-terminal region of XBP1. We clarified the molecular mechanism of XBP1 mRNA recruited to the ER membrane. During translational stalling by PS, the hydrophobic region HR2 in XBP1u localized just outside the ribosome tunnel, is recognized by SRP; thereafter, the SRP-ribosome nascent chain complex is co-translationally recruited to the ER through the SRP pathway. Some amino acids of PS is interacted with ribosomal protein in the ribosome tunnel, which is one of the reasons to cause ribosome stalling.

Free Research Field

分子細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

蛋白質は合成されてから正しい立体構造を取り機能するが、小胞体ストレス応答に関与するXBP1u蛋白質は合成途上で翻訳休止（ポージング）し、その状態で自身のmRNAを小胞体膜上に連れて行くという重要な生理機能を持ち、翻訳された後には核に移行して働くという特徴を持つ。本研究により、小胞体膜上に移動するために必要なXBP1の領域とそれに関与する分子を同定し、また、どのような機構で翻訳休止をしているのかを分子レベルで初めて明らかにした。以上の研究成果は、小胞体ストレス応答破綻により起こる糖尿病・神経変性疾患などの原因究明と、それらの治療薬開発に貢献することが期待される。