2016 Fiscal Year Annual Research Report
ｔＲＮＡ擬態タンパク質による例外的遺伝暗号認識解読機構の解明
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16H04760
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
伊藤 耕一 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (10262073)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | リボソーム / 翻訳制御 / tRNA分子擬態 / 品質管理 / 翻訳終結 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、例外的遺伝暗号解読に関わるtRNA擬態タンパク質について、真核生物(古細菌)と真正細菌という異なる生物ドメイン間での比較解析という複眼的視点による研究実施体制により、【１】tRNA擬態タンパク質が停滞リボソームをどのような分子機構で認識するのか、【２】巨大分子複合体であるリボソームのいずれの基本機能構造領域がその分子機構に関わるのか、【３】リボソーム停滞の分子機構とmRNAシグナルの全体像等、基礎生物学根幹の謎解明を目的とする研究計画をしている。初年度は、計画全体の基本システム構築（遺伝学、生化学）、パイロットラウンド実験によるシステム応用のための予備的知見の取得を中心に研究を進めた。
品質管理機構を遺伝学的に評価し、変異体分離を行う系の作成を行いこれまでに、翻訳Gタンパク質ホモログであり、mRNA品質管理機構を制御することが知られているものの、Gドメインの保存性が低く、グアニンヌクレオチド結合性も示されていない、出芽酵母Ski7タンパク質について、酵母の分子遺伝学手法を用いることにより、多数の変異体を分離し、機能解析することに成功した。得られた変異をＸ線結晶構造上にマップすることにより、これらの変異体がSki7のGドメイン保存モチーフや関連する立体構造部位に集中することが判明した。これにより、Ski7タンパク質がMrna品質管理に関わるためにはGドメイン（おそらくはグアニンヌクレオチドの結合）モードによりリボソームへの結合性や、関連諸因子との機能制御をスイッチするという新しい機能制御モデルを考案することができた。新たな遺伝学評価系は、本研究課題の変異体分離や機能検証に広く応用することが示されたといえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画全体の推進に関わる基本的な、分子遺伝学的変異分離および活性測定系の構築は、この先の関連因子やその変異体の機能評価をも可能にする。また、これまで未解明のまま残されてきた翻訳Gタンパク質の保存機能ドメインの機能性を明らかに出来た意義は大きい。これらの実績の上に、今後の網羅的な機能解析や、検証実験を進めていくことができる。これらのことから概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画の項目別に以下の研究を推進する。
【１】真核細胞モデル細胞系として出芽酵母を用い、立体構造情報からリボソーム上でのPelota・HBS1複合体やSki7の各種機能モードに対するドッキングモデルを構築し、欠失変異や点変異を導入した各因子の機能解析を継続して進める。
【２】上記研究の進行を踏まえつつ、リボソーム機能領域のin vivo機能解析をさらに進める。また、精製リボソームを用いた解析について検討を開始する。
【３】昨年度までに停滞要因となるシグナル配列に関して得られた知見をより詳細に解析するための新規な実験系の構築を行う。また、昨年度に得られた成果の公表準備を進める。
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