Trans-translationの高感度検出系の確立とtmRNAの生理機能

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12878130
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 饗場 弘二 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20025662)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿保 達彦 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (90303601)
• Keywords: SsrA RNA / tmRNA / mRNA / Trans-translation / ペプチドタグ / プロテアーゼ / LacI / lacオペロン

Research Abstract

SsrA RNA(tmRNA)は、何らかの原因でストップコドンを欠くmRNAが生ずると、tRNAとmRNAの双方の働きをしてtrans-translationと呼ばれる反応により、新生ポリペプチド鎖に特異的なペプチドタグを付加し、ポリペプチド鎖はC末端特異的プロテアーゼの標的となり速やかに分解される。しかしながら、この反応が細胞本来の遺伝子系で実際に機能しているかどうかは不明であった。本研究は、trans-translationの生理学的意義とその分子機構を理解するための今後の研究の基礎を築くことを目的として行われ、以下の成果が得られた。
1)高感度tagging検出系の確立
変異型SsrAを作成し高感度でタグを検出できる系の構築に成功した。SsrA-DD、SsrA-FLAGおよびSsrA-Hisがいずれもプロテアーゼ耐性型のタグ配列を効果的に標的タンパク質に付加できること、特異的抗体を用いたWestern blottingでタグ付加タンパク質を感度よく検出できることが判明した。高感度tagging検出系の確立はtrans-translationの生理的意義とそのメカニズム解析の強力なツールとなりうる。
2)LacIにおけるtrans-translationとその生理的機能
LacI遺伝子はC末端領域に補助的operatorがあるためLacI自身の結合に起因する不完全長のmRNAの産生を経てtrans-translationの特異的標的になることを発見した。また、SsrAを欠損する菌はlacオペロンの発現誘導が起こりにくいこと、LacIにおけるtrans-translationがlacオペロンの外界の変化に対する迅速な応答の維持、保証に関与していることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 木全恵子: "環境応答モデルとしてのグルコースシグナリング"蛋白質核酸酵素. 45. 559-569 (2000)
• [Publications] 田中裕也: "A novel regulatory role of glucose transporter of Escherichia coli : membrane sequestration of a global repressor Mlc."EMBO J.. 20. 5344-5352 (2000)
• [Publications] 阿保達彦: "Ssr-mediated tagging and proteolysis of lacI and its role in the regulation of lac operon"EMBO J.. 19. 3762-3769 (2000)