tmRNAによるトランス翻訳機構

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14035201
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 武藤 あきら 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (80034635)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 饗場 弘二 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20025662)
• Keywords: tmRNA / トランス翻訳 / mRNA / 大腸菌 / 枯草菌 / リボソーム / 抗生物質 / パロモマイシン

Research Abstract

トランス翻訳機構:tmRNAとトランス翻訳に対する各種抗生物質の作用をin vivoおよびin viro系で解析を行い、抗生物質のひとつParomomycinがtmRNAに直接結合すること、トランス翻訳においてタグ翻訳のフレームシフトを引き起こすことを明らかにした。
トランス翻訳反応の生理的機能:トランス翻訳の反応産物を生産するtmRNA変異体を作成することにより、その検出が可能なin vivo系を枯草菌、大腸菌を用いて確立、トランス翻訳の標的タンパク質のいくつかを明らかにした。現在それら標的タンパク質のトランス翻訳を受ける生理的意義とマススペクトル分析による翻訳の切り替え位置の解析等から、カタボライト抑制にこの機構が関与していることを明らかにした。
一方、トランス翻訳が枯草菌の胞子形成に関与することを見つけ、その原因を追及したところ、胞子形成過程の後期におけるシグマK因子遺伝子の形成に関わるDNA再編成にtmRNAが必要であることが明らかになった。
また、トランス翻訳が終止コドンを無くしたmRNA (non-stop mRNA)の分解に働くことを明らかにし、単に出来損なったタンパク質の分解(品質管理)ばかりでなく、mRNAの品質管理にも働くことを明らかにした。また、翻訳が滞ったリボソーム上のA-siteでmRNAの切断が起きる事を示した。

Research Products

• [Publications] T.Takahashi, T.Konno, A.Muto, H.Himeno: "Various effects of paromomycin on tmRNA-mediated trans-translation"J.Biol.Chem.. 278. 27672-27680 (2003)
• [Publications] C.Ushida, A.Yoshida, Y.Miyakawa, Y.Ara, A.Muto: "Distribution of the MCS4 RNA genes in mycoplasmas belonging to the Mycoplasma mycoides cluster"Gene. 314. 149-155 (2003)
• [Publications] T.Konno, T.Takahashi, A.Muto, H.Himeno: "Various effect of paramomycin on tmRNA-mediated trans-translation"Nucleic Acid Res.Supplement. 3. 235-236 (2003)
• [Publications] K.Takada, C.Hori-takemoto, M.Kawazoe, S.Lee, M.Shirouzu, M.Yakoyama, A.Muto, H.Himeno: "In vitro anaysis of the initiation steps of trans-translation"Nucleic Acid Res.Supplement. 3. 235-236 (2003)
• [Publications] 武藤あきら, 姫野俵太: "tmRNAによるトランス翻訳機構と生理的機能"蛋白質核酸酵素. 48. 346-356 (2003)
• [Publications] Y.Yamamoto Y, T.Sunohara, K.Jojima, T.Inada T, H.Aiba: "SsrA-mediated trans-translation plays a role in mRNA quality control by facilitating degradation of truncated mRNAs."RNA. 9. 408-418 (2003)
• [Publications] T.Sunohara, K.Jojima, Y.Yamamoto, T.Inada, H.Aiba: "Nascent-peptide-mediated ribosome stalling at a stop codon induces mRNA cleavage resulting in nonstop mRNA that is recognized by tmRNA"RNA. 10. 378-386 (2004)
• [Publications] T.Sunohara, K.Jojima, H.Tagami, T.Inada, H.Aiba: "Ribosome stalling during translation elongation induces cleavage of mRNA being translated in Escherichia coli"J.Biol.Chem.. (in press). (2004)