2020 Fiscal Year Annual Research Report
Boron nutrient mechanism of ribosome stalling via AUGUAA sequence
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18K06278
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田中 真幸 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任助教 (80546292)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | リボソーム / ホウ素 / uORF / mRNA分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、翻訳段階において、5'非翻訳領域に存在する開始コドン-終始コドンという、アミノ酸をコードしない配列、AUG-UAA上で、リボソームがホウ素濃度依存的に停滞するという、これまでにない新規のリボソーム停滞制御機構を解明すること及び、これらの制御に関わる因子の同定を目的とした。
最終年度に実施した研究の成果：
構造解析の結果から、ホウ素がAUGUAAでの翻訳終結時のペプチド加水分解に関わっていることが示唆されたため、tRNAの加水分解実験を行った。結果、ホウ素によって加水分解が促進される結果となった。この結果はホウ素がAUGUAA上での翻訳終結を促すために機能していることを示唆した。
研究期間全体を通じて実施した研究の成果：
本研究では、低温電子顕微鏡(Cryo-EM)を使って、AUGUAA上で停滞しているリボソームの構造を明らかにした。これまで、リボソーム以外の夾雑物が多く、分解能が低い構造しか得られていなかったが、リボソーム-mRNA複合体をカラム精製することにより、分解能の高いリボソームの構造を得ることに成功した。その結果、ホウ素存在下において、リボソームのPサイトにはinitiator tRNAが、Aサイトには翻訳終結因子eRF1が結合し、翻訳終結段階の、ペプチド鎖が加水分解される段階の構造が観察された。さらに生化学実験の結果から、ホウ素は、AサイトにeRF1を安定的に結合させる働きがあり、それが、AUGUAAのストップコドン上で翻訳終結を促進することが示唆された。
これまで、NIP5;1のホウ素依存的な制御に関わる因子のスクリーニング解析を行い、2つの候補遺伝子を同定していた。本研究において、相補実験などの解析の結果、１つはNIP5;のmRNAの分解に関わる遺伝子、もう一方は、NIP5;1の翻訳制御に関わる遺伝子が原因遺伝子であることが明らかとなった。
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