翻訳終結の調節機構

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08044196
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中村 義一 東京大学, 医科学研究所, 助教授 (40114590)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ISAKSSON Lei ストックホルム大学, 微生物学部門, 教授 ; BUCKINGHAM R フランス生物物理化学研究所, 部長 ; TATE Warren オタゴ大学, 生化学部門, 教授 ; 梶 昭 ペンシルバニア大学, 医学部, 教授 ; YANOFSKY Cha スタンフォード大学, 生物科学部門, 教授
• Keywords: タンパク質合成 / 翻訳終結 / 終止コドン / ペプチド鎖解離因子 / 分子擬態 / tRNA / リボソーム / テトラヒメナ

Research Abstract

終止コドンの解読は、分子生物学のん基本的な問題であるにもかかわらず、その分子機構が今日まで明かにされていない。我々は、終止コドンの認識を触媒するペプチド鎖解離因子が原核生物から真核生物に至るまで普遍的なモチーフを保存し、その蛋白質ドメイン部分がtRNA分子の構造を擬態することを明らかにしつつある。この「tRNAもどき」の解離因子という考えは、蛋白質による終止コドン識別の仕組みを簡単明瞭に説明しうる新しい概念である。翻訳終結の分子機構の解明と分子擬態モデルを検証する目的で実施した研究成果を以下にまとめる。
1.解離因子のtRNA擬態ドメインに保存されるアミノ酸をシステマチックに改変し、それら変異体の活性をin vivo及びin vitroで解析することによって、アンチコドンを擬態すると考えられるアミノ酸領域を同定した。
2.原核生物RF2の1アミノ酸置換(E167K)によて、3種類の終止コドンに対して終結能を獲得した変異体を分離した。この置換は、原核系から真核系への機能特性変換であると同時に、原核系RF2に担われる終止コドン3文字目の選別機構を明らかにするものである。
3.テトラヒメチは、3種類の終止コドンのうち、UGAのみが終止コドンで、UAA/UAGはグルタミンのコドンとして使われる。テトラヒメナの解離因子(Tetra-eRF1)に機能・構造を研究する目的で、遺伝子をクローニングした。塩基配列決定から、Tetra-eRF1は435アミノ酸長で分子両49.5kDaの蛋白質である、構造遺伝子内に、UAGコドンを1個、UAAコドンを9個含むことが分かった。これら全てのUAG/UAAコドンを、部位特異的突然変異法によって、グルタミンのコドンに変換し、過剰産生系を作成し、in vitroおよびin vivoでの翻訳終結活性試験を開始した。
4.分裂酵母から解離因子eRF3(Sup35)遺伝子を分離し、eRF1(Sup45)上の結合部位を詳細に決定した。分裂酵母eRF3のN末端には、出芽酵母のプリオン様ドメインとは配列特性が異なる240アミノ酸長のトメインが存在した。

Research Products

• [Publications] Mita, K., Morimyo, M., Ito, K., Sugano, K., Ebihara, K., Hongo, E., Higashi, T., Hirayama, Y., Nakamura, Y.: "Comprehensive cloning of Schizosaccharamyces pombe genes encoding translation elongation factors." Gene. 187. 259-266 (1997)
• [Publications] Ito, K., nakamura, Y.: "Cloning and overexpression of polypeptide release factor 1 of Thermus tehrmophilus." Biochimie. 79. 287-292 (1997)
• [Publications] Nakamura, Y., Wada, M.: "Molecular pathobiology and antigenic variation of Pneumocycstis carinii." Adv.Parasitol. 41. 63-107 (1998)
• [Publications] Wada, M., Nakamura, Y.: "closing and overexpression of cell surface subtilisin-like proteases(SSP) of Pneumocystis carinii." J.Euk.microbiol. 54. 54S (1997)
• [Publications] Wada, M., Nakamura, Y.: "Heterologouos expression of Pneumocystis carinii genes in fission yeast." J.Euk.Microbiol.44. 55S-56S (1997)
• [Publications] Moffat, J.G, Pel, H.J., Ito, K., Nakamura, Y., Tate, W.P.: "Escherichia coli release factor-3:resolving the paradox of a typical G protein structure and atypical guanine nucleotide effects on function" RNA. 4. 47-54 (1998)
• [Publications] Nakamura, Y.: "The major surface antigen of Pneumocystis carinii." FEMS Immun.Med.Microbiol.(In press). (1998)
• [Publications] Nakamura, Y.: "Molecular microbiology of Pneumocystis carinii." Jpn J.Med.Mycol.(In press). (1998)
• [Publications] Desgupta, S., Fernandez, L., Kameyama, L., Inada, T., Nakamura, Y., Papps, A., Court, D.: "Genetic uncopling of the dsRNA-binding and RNA-cleavage activities of the Escherichia coli endoribounclease RNaseIII-the effect of dsRNA binding on gene expression." Mol.Microbiol.(In press). (1998)
• [Publications] Ito, K., Ebihara, K.Nakamura, Y.: "Dissection of tRNA mimicry element of protein release factor eRF1 of fission yeast:eRF3 binding is not necessaary for eRF1 function and cell viability." RNA. (In press). (1998)