2003 Fiscal Year Annual Research Report

ミトコンドリア翻訳系の機能異常に起因する疾患の分子機構

Research Project

Project/Area Number	14704066
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	鈴木勉東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 講師 (20292782)
Keywords	ミトコンドリア / tRNA / RNA修飾 / MELAS / MERRF / MIDD
Research Abstract	本研究は、ミトコンドリア翻訳系の異常に起因する疾患に着目し、その分子機構を解明することを目的とした。当研究ではこれまでに、MELAS、MERRFなどミトコンドリア脳筋症由来のミトコンドリアtRNAに、コドン解読に重要なアンチコドン1字目の新規のtRNAタウリン修飾が欠損するという現象を見出している。MELASに関しては昨年度の研究成果により、主にwobble位修飾欠損により変異tRNAが、UUGコドンを翻訳できないということが判明した。この結果はMELAS発症の第一義的原因がtRNAの修飾欠損であることを意味している。また、UUGコドンの使用頻度が圧倒的に多い呼吸鎖酵素複合体IのサブユニットND6の欠損を示唆し、長年分子レベルでの理由が不明であった複合体I活性の低下というMELAS患者の生化学的特徴を説明できる。今年度は、新たに14709変異に起因する感音性難聴を併発する糖尿病(MIDD)患者由来の変異tRNA^<Glu>を解析し、アンチコドン1字目に存在する5-タウリノメチル2チオウリジンが欠損していることを見出した。リボソーム上におけるコドンとの結合実験においてタウリン修飾を欠損した変異tRNA^<Glu>は、本来のコドンであるGAA,GAGのみならず、アスパラギン酸のコドンであるGACにも結合することが判明した。また、放射性同位体アミノ酸のパルスラベル実験によって、ミトコンドリアタンパク質合成系へのアミノ酸の取り込み効率を比較したところ、14709変異を持つ細胞は、コントロールの細胞と比較してグルタミン酸とアスパラギン酸の取り込み比率が逆転していることを明らかにした。14709変異を持つ細胞はミトコンドリアのタンパク合成能は低下していないにも関わらず、酸素消費活性が顕著に低下していることから、タウリン修飾を欠損した変異tRNA^<Glu>は、誤翻訳を誘発することによってミトコンドリアの機能異常を引き起こすことが示唆された。このことは、タウリン修飾欠損という同一原因に起因するものの、tRNAごとに異なる機構で翻訳異常を引き起こしていると結論できる。

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] Soma, A., Ikeuchi, Y., Kanemasa, S., Kobayashi, K., Ogasawara, N., Ote, T., Kato, J., Watanabe, K., Sekine, Y., Suzuki, T.^*: "An RNA-modifying enzyme that governs both the codon and amino acid specificities of isoleucine tRNA."Mol Cell. 12. 689-698 (2003)
[Publications] Nakai, Y., Umeda, N., Suzuki, T., Nakai, M., Hayashi, H., Watanabe, K., Kagamiyama, H.: "Yeast Nfs1p is involved in thio-modification of both mitochondrial and cytoplasmic tRNAs."J.Biol.Chem.. (In press). (2004)
[Publications] Hino, N., Suzuki, T., Yasukawa, T., Seio, K., Watanabe, K., Ueda, T.: "The pathogenic A4269G mutation in human mitochondrial tRNAIle alters the T-stem structure and decreases the binding affinity of elongation factor Tu"Genes Cells. 9. 243-252 (2004)
[Publications] Terasaki, M., Suzuki, T.^*, Hanada, T., Watanabe, K.: "Functional compatibility of elongation factors between mammalian mitochondrial and bacterial ribosomes : Characterization of GTPase activity and translation elongation by hybrid ribosomes bearing heterologous L7/12 proteins"J.Mol.Biol. 336. 331-342 (2004)
[Publications] Limongelli, A., Schaefer J., Jackson, S., Invernizzi, F., Kirino, Y., Suzuki, T., Reichmann, H., Zeviani, M.: "Variable penetrance of a familial progressive necrotizing encephalopathy due to a novel tRNAIle homoplasmic mutation in the mitochondrial genome"J.Med.Genet.. (In press). (2004)
[Publications] Kurata, S., Ohtsuki, T., Suzuki, T., Watanabe, K.: "Quick two-step RNA ligation employing periodate oxidation."Nucleic Acids Res.. 31. e145 (2003)
[Publications] 鈴木勉(監修): "特集「リボヌクレオーム:機能性RNAが活躍する転写後の世界」"細胞工学(9月号)(秀潤社)Vol.22(No.9). 936-938 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

ミトコンドリア翻訳系の機能異常に起因する疾患の分子機構

Principal Investigator

鈴木 勉 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 講師 (20292782)

Research Products

[Publications] Soma, A., Ikeuchi, Y., Kanemasa, S., Kobayashi, K., Ogasawara, N., Ote, T., Kato, J., Watanabe, K., Sekine, Y., Suzuki, T.^*: "An RNA-modifying enzyme that governs both the codon and amino acid specificities of isoleucine tRNA."Mol Cell. 12. 689-698 (2003)

[Publications] Nakai, Y., Umeda, N., Suzuki, T., Nakai, M., Hayashi, H., Watanabe, K., Kagamiyama, H.: "Yeast Nfs1p is involved in thio-modification of both mitochondrial and cytoplasmic tRNAs."J.Biol.Chem.. (In press). (2004)

[Publications] Hino, N., Suzuki, T., Yasukawa, T., Seio, K., Watanabe, K., Ueda, T.: "The pathogenic A4269G mutation in human mitochondrial tRNAIle alters the T-stem structure and decreases the binding affinity of elongation factor Tu"Genes Cells. 9. 243-252 (2004)

[Publications] Kurata, S., Ohtsuki, T., Suzuki, T., Watanabe, K.: "Quick two-step RNA ligation employing periodate oxidation."Nucleic Acids Res.. 31. e145 (2003)

[Publications] 鈴木 勉(監修): "特集「リボヌクレオーム:機能性RNAが活躍する転写後の世界」"細胞工学(9月号)(秀潤社)Vol.22(No.9). 936-938 (2003)

鈴木勉東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 講師 (20292782)

[Publications] 鈴木勉(監修): "特集「リボヌクレオーム:機能性RNAが活躍する転写後の世界」"細胞工学(9月号)(秀潤社)Vol.22(No.9). 936-938 (2003)