Mechanistic insight into the ribosome quality control

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K18486
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 松尾 芳隆 東北大学, 薬学研究科, 助教 (00725252)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: リボソーム / mRNA / 品質管理 / 新生ペプチド鎖

Outline of Annual Research Achievements

細胞内では遺伝子発現の各過程における誤りや外界からのストレスによって様々な異常mRNAや異常タンパク質が合成される。mRNAとタンパク質の品質管理機構は、この様な異常産物を認識し排除することで正確な遺伝子発現を維持している。 mRNA上に連続したレアコドンや連続した塩基性アミノ酸配列などが出現するとリボソームによる翻訳伸長反応が停滞する。細胞はこの 翻訳停滞を異常な翻訳と認識し、翻訳中の異常mRNAの分子内切断(NGD; No Go Decay)とその異常mRNAに由来する新生ペプチド鎖の特異 的分解機構(RQC; Ribosome associated quality conyrol)を誘導する。新生ペプチド鎖の分解機構であるRQC機構は、E3ユビキチンラ イゲースであるHel2に依存しており、リボソームタンパク質であるS20の特異的ユビキチン化によって誘導される。また、新生ペプチド鎖は、ペプチジルtRNAの状態で60Sサブユニット上に保持され、その後分解されることが報告されている。つまり、RQC機構の誘導には、ストップコドンに依存しないリボソームのサブユニット乖離が必須であることが示されているが、その分子機構の知見は皆無である。
我々は、Hel2-リボソーム複合体に含まれる因子の探索によって、RQC機構に関与する新たな因子(RQT; Ribosome Quality control tri gger factors)を同定した。これらの因子は全てRQC機構の誘導に必須であり、さらに、ストップコドン非依存のリボソーム乖離に関与する可能性が示唆された。また、このサブユニット乖離の特徴として、Rotated型のリボソームが蓄積すること、さらに連続した2つのコドンの特徴に依存した蓄積である可能性が示唆された。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Munich(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: University of Munich
• [Int'l Joint Research] University of California, Berkeley(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: University of California, Berkeley
• [Journal Article] Ubiquitination of stalled ribosome triggers ribosome-associated quality control. (2017)
  • Author(s): Matsuo Y, Ikeuchi K, Saeki Y, Iwasaki S, Schmidt C, Udagawa T, Sato F, Tsuchiya H, Becker T, Tanaka K, Ingolia NT, Beckmann R, Inada T.
  • Journal Title: Nature communications Volume: 8 Pages: 159
  • DOI: 10.1038/s41467-017-00188-1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Ubiquitination of stalled ribosome triggers ribosome-associated quality control. (2017)
  • Author(s): Matsuo Y, Ikeuchi K, Saeki Y, Iwasaki S, Schmidt C, Udagawa T, Sato F, Tsuchiya H, Becker T, Tanaka K, Ingolia NT, Beckmann R, Inada T.
  • Organizer: 第19回日本RNA学会年会