真核細胞のmRNA動態を制御する新規G蛋白質ファミリーの構造と機能

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13854025
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 堅田 利明 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 教授 (10088859)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 紺谷 圏二 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助手 (30302615) ; 星野 真一 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 講師 (40219168) ; 仁科 博史 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助教授 (60212122)
• Keywords: G蛋白質 / 翻訳終結 / mRNA動態 / 翻訳終結因子 / ポリA結合蛋白質 / Ski蛋白質 / エキソヌクレアーゼ

Research Abstract

G蛋白質GSPTファミリーは、翻訳伸長因子EF1αと相同なC末端側領域に加えて、ファミリー間で相同性の低いN末端領域を有する。先に我々は、GSPTがC領域を介して終止コドンを認識する翻訳終結因子eRF1と結合し、eRF3として機能することを、さらにN領域を介してポリA尾部結合蛋白質であるPABPの機能を制御することを見出した。本研究においては、主に酵母を用いた解析から、GSPRファミリーによるmRNAの分解制御について検討を加えた。
mRNA分解の律速段階はポリA尾部の短縮化にあるが、GSPTのN領域欠失変異体では、mRNAのポリA鎖の短縮化が阻害され、それに引き続くmRNA分解が遅延した。すなわち、GSPTは翻訳終結において、そのC領域を介してeRF1を終止コドンに運搬して翻訳を終結させた後、さらにN領域を介してPABPと相互作用し、翻訳を終えたmRNAの分解を促進するという、GTP蛋白質が介する新規のシグナル伝達経路が証明された。また、GSPRと近縁のG蛋白質であるSki7は、そのN領域を介してmRNAの3'側方向からの分解に介在するSki複合体とエキソヌクレアーゼ活性を有するエキソソーム複合体に結合することを見出した。さらに別のG蛋白質HBS1においては、その破壊株でAU rich配列を有するmRNAの半減期が遅延し、HBS1のN末端にはAU rich配列結合蛋白質であるグリセルアルデヒド三リン酸デヒドロゲナーゼ(GAPDH)が結合する知見を得た。AU rich配列へのGAPDHの結合は、HBSによって阻害されるので、HBSはmRNA AU rich配列に結合しているGAPDHと競合して、mRNAの分解を促進する可能性が高い。
以上の知見は、eRF3に代表されるG蛋白質ファミリーが、共通にそのNドメインを介して真核細胞mRNAの3'-側非翻訳領域に結合するmRNA結合蛋白質と会合し、mRNAの安定性制御に関わるという普遍的なメカニズムが存在する可能性を示している。

Research Products

• [Publications] Y.Araki, S.Takahashi, T.Kobayashi, H.Kajiho, S.Hoshino, T.Katada: "Ski7p G protein interacts with the exosome and the Ski complex for 3'-to-5' mRNA decay in yeast."EMBO J.. 20. 4684-4693 (2001)
• [Publications] H.Kurosu, T.Katada: "Association of phosphatidylinositol 3-kinase composed of p11Oβ-catalytic and p85-regulatory subunits with the small GTPase Rab5"J.Biochem.. 130. 73-78 (2001)
• [Publications] T.Wada, K.Nakagawa, G.Nishitai, J.Seo, H.Kishimoto, et al.: "Impaired synergistic activation of stress-activated protein kinase SAPK/JNK in ES cells lacking SEK1/MKK4"J. Biol. Chem.. 276. 30892-30897 (2001)
• [Publications] T.Sasaki, T.Wada, H.Kishimoto, J.Irie-Sasaki, G.Matsumoto, T.Goto, et al.: "The stress kinase MKK7 is a negative regulator of antigen receptor and growth factor receptor induced proliferation in hematopoietic cells"J. Exp. Med.. 17. 787-768 (2001)
• [Publications] D.Kitagawa, S.Tanemura, S.Ohata, N.Shimizu, J.Seo, G.Nishitai, et al.: "Activation of extracellular signal-regulated kinase by ultraviolet is mediated through Src-dependent epidermal growth factor receptor phosphorylation : Its implication in an anti-apoptotic function"J. Biol. Chem.. 277. 366-371 (2002)
• [Publications] K.Saito, J.Mural, H.Kajiho, K Kontani, H.Kurosu, T.Katada: "A novel binding protein composed of homophilic tetramer exhibits unique properties for the small GTPase Rab5"J. Biol. Chem.. 277(in press). (2002)
• [Publications] 荒木保弘, 星野真一, 堅田利明: "実験医学増刊 ここまで分った形づくりのシグナル伝達"羊土社. 278 (2002)