tmRNAによるトランス翻訳機構

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14035201
• 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): 姫野 俵太 弘前大学, 農学生命科学部, 助教授 (80208785)
• Keywords: tmRNA / トランス翻訳 / mRNA切断 / nonstop mRNA / リボソーム / 翻訳サーベイランス / リボソームの停滞 / レアコドン

Research Abstract

バクテリアのtmRNAはtRNAとmRNAの両方の機能を持つユニークな低分子RNAで、トランス翻訳において中心的な役割を果たしている。トランス翻訳モデルは、モデル遺伝子の解析から提唱され、その機構のユニークさから多くの注目を浴びている。
従来から連続するアルギニンのレアコドンで翻訳伸長中のリボソームが停滞した場合に、トランス翻訳が起こることが知られている。このトランス翻訳は、正常なmRNA上のレアコドンで停滞したリボソームのAサイトにtmRNAが作用する結果と考えられてきた。すなわち、nonstop mRNAの3'末端以外におけるトランス翻訳の例とされてきた。今回、研究代表者の饗場は、レアコドンにおけるトランス翻訳も、停滞したリボソームに応答してmRNAの切断が誘起され、生じたnonstop mRNAにtmRNAが作用する結果であることを証明した。本研究結果は、リボソームの停滞は、一般にmRNAの切断とトランス翻訳を引き起こすこと、nonstop mRNAの3'末端がおそらく普遍的唯一のtmRNAの作用点であることを示している。
一方、研究分担者の姫野は、リボソームAサイトにおいてmRNAが切断を受けていなくてもトランストランスレーションが起こりうること、その際、AサイトはtRNA、tmRNA、RF、RRFによって競合されるが、mRNAの3'側が短いときにはtRNAよりもtmRNAが入りやすく、mRNAの3'側が長くなるにつれてtmRNAよりもtRNAが入りやすくなることを、生体外翻訳系を用いて明らかにした。さらに、初期のトランストランスレーション中間体であるSmpB・tmRNA複合体に対して化学修飾を行った結果、SmpBは従来考えられてきたtRNAドメインだけでなくmRNAドメインの翻訳再開地点上流とも相互作用することが明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Protein tagging at rare codons is caused by tmRNA action at the 3' end of nonstop mRNA generated in response to ribosome stalling (2006)
  • Author(s): Li, X., Hirano, K., Tagami, H., Aiba, H.
  • Journal Title: RNA 12 Pages: 248-255
• [Journal Article] Translational repression is sufficient for gene silencing by bacterial small non-coding RNAs in the absence of mRNA destruction (2006)
  • Author(s): Morita, T., Mochizuki, Y., Aiba, H.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. (in press)
• [Journal Article] Implication of membrane localization of target mRNA in the action of a small RNA : mechanism of post-transcriptional regulation of glucose transporter in Escherichia coli. (2005)
  • Author(s): Kawamoto, H., Morita, T., Shimizu, A., Inada, T., Aiba, H.
  • Journal Title: Genes Dev. 19 Pages: 328-338
  • Description: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [Journal Article] Translation of aberrant mRNAs lacking a termination codon or with a shortened 3'-UTR is repressed after initiation in yeast. (2005)
  • Author(s): Inaba, T., Aiba, H.
  • Journal Title: EMBO J. 24 Pages: 1584-1595
• [Journal Article] RNase E-based ribonucleoprotein complexes: mechanical basis of mRNA destabilization mediated by bacterial noncoding RNAs. (2005)
  • Author(s): Morita, T., Maki, K., Aiba, H.
  • Journal Title: Genes Dev. 19 Pages: 2176-2186
• [Journal Article] Functional analysis of factors involved in trans-translation. (2005)
  • Author(s): Takada, K., Takemoto, C., Kawazoe, M., Konno, T., Matsuta, N., Kurita, D., Shirouzu, M., Yokoyama, S., Muto, A., Himeno, H.
  • Journal Title: Nucleic Acids Symp. Ser. 49 Pages: 101-102
• [Journal Article] Competition between trans-translation and termination or elongation of translation. (2005)
  • Author(s): Asano, K., Kurita, D., Takada, K., Konno, T., Muto, A., Himeno, H.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. 33 Pages: 5544-5552
• [Journal Article] Interaction analysis between tmRNA and SmpB from Thermus thermophilus. (2005)
  • Author(s): Nameki, N., Someya, T., Okano, S., Suemasa R., Kimoto, M., Hanawa-Suetsugu, K., Terada, T., Shirouzu, M., Hiria I., Takaku, H., Himeno, H., Muto, A., Kuramitsu, S., Yokoyama, S., Kawai, G.
  • Journal Title: J. Biochem. 138 Pages: 729-739