2020 Fiscal Year Annual Research Report
Structural basis of traslation regulation by dynamic interactions between the complexes
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19H03172
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
伊藤 拓宏 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (70401164)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 生体分子 / 電子顕微鏡 / 翻訳 / 翻訳開始因子 / リボソーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【１】ISR制御機構については、ISRを抑えることにより、神経変性疾患を抑える機能が知られている医薬性小分子ISRIBの活性発現機構を明らかにした。生化学的な解析の結果、ISRIBがeIF2Bの活性を高める効果はISRIB単独ではほとんど見られず、阻害因子であるリン酸化eIF2によりeIF2Bの活性が阻害されるときにだけ、その効果があることが判明した。決定した構造とこれまでに報告されている構造との比較を行ったところ、一つのeIF2Bに対し2分子のリン酸化eIF2が結合した構造でのみ、eIF2Bのサブユニットの位置関係に変化が生じていることが分かった。eIF2Bに対し2分子のリン酸化eIF2が結合した構造では、非リン酸化eIF2がeIF2Bに結合しにくい阻害状態になっていると考えられた。またリン酸化eIF2の結合時にはISRIBはeIF2Bに結合しにくいことが示唆された。構造解析と生化学解析を総合すると、ISRIBはeIF2Bのサブユニット間相互作用の安定化だけでなく、リン酸化eIF2との結合を阻害することでeIF2Bの活性低下を防ぎ、その結果ISR経路を抑制するという新たな機構を提唱することができた。
【２】NMD発動機構については、まず、PTC認識リボソームを模したリボソームについて、試験管内翻訳系を用いて準備をすすめた。ペプチド終結反応が起こらない変異型eRF1を用いて終結直前の状態で停止したリボソームを調製する方法を確立させ、DECID超複合体の調製の土台とすることが可能であることを確認した。
Upf複合体、EJC-mRNA複合体については調製が可能であることを確認したが、SMG複合体の調製が難しいことが判明した。
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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
ISR制御機構については、期待していた以上の結果が得られている一方で、NMR発動機構については、一部の試料調製に改善策が必要な状態である。
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| Strategy for Future Research Activity |
【１】ISR制御機構については、ISRを抑えることにより、神経変性疾患を抑える機能が知られている医薬性小分子ISRIBの活性に似た活性をもつタンパク質の機能構造解析を目指す。これについては、機能発現状態の複合体のcryo-EMによる立体構造解析を定法に従って進める。さらには、生化学的な解析を行い、これらを合わせて原著論文として発表する。
【２】NMD発動機構については、懸案となっているSMG1複合体の安定した調製法の確立を目指す。すべての試料調製が整えば、DECID超複合体の再構成を目指す。DECIDの形成がcryo-EMでの測定に耐えるほど安定ではない時には、クロスリンクを導入して十分に安定なDECIDを調製することを目指す。また同時にリボソーム複合体を含まないDECID超複合体や、SURF複合体についても、同様の手法でcryo-EMに適切な試料調製方法を探索する。cryo-EMでの測定に適したグリッドが作成できれば、定法に従って測定から解析へと進める。
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