2020 Fiscal Year Annual Research Report
リボソームRNAの異常に起因するリボソーム分解系18S NRDの分子機構の解明
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20J20445
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
LI SIHAN 東北大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Keywords | 翻訳 / 開始コドン / 異常リボソーム / リボソーム停滞 / ユビキチン化 / リボソーム分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
18SリボソームRNAの変異によりコドン解読活性を失ったリボソームは、出芽酵母において18S NRDと呼ばれる機構によって認識・分解される。本研究の一年目では、主に変異型リボソームが異常として認識される機構を解明することを目的とした解析を行った。
まず、変異型リボソームが引き起こす翻訳異常を調べるため、変異型リボソームを特異的に精製後、翻訳中のmRNAの配列を網羅的に解析するリボソームプロファイリングを行った。その結果、変異型リボソームは翻訳伸長反応に進行せずに開始コドンで停滞することを明らかにした。この停滞は開始コドン以降のmRNA配列への依存性が低く、リボソーム自身の機能欠失によって引き起こされることが確認できた。
次に、開始コドンで停滞した変異型リボソームを認識する因子の同定を試み、18S NRDの初期段階であるリボソームタンパク質uS3のユビキチン化を担う酵素を候補因子とした。先行研究より同定されたMag2に加え、変異型リボソーム特異的にuS3のユビキチン鎖を伸長させる酵素としてNRD2（仮称）を、またそれと相互作用するNRD3（仮称）を新たに同定した。これらの因子を精製し、結合しているリボソームが翻訳中のmRNA配列を解析した結果、NRD2-NRD3が開始コドンに位置するリボソームに優先に結合することを見出した。またMag2は、NRD2-NRD3と独立した機序より、翻訳速度が低下しているリボソームを全般的に認識する可能性が示唆された。
本研究一年目の実験結果より、開始コドンにおけるリボソーム停滞が機能欠失リボソームのシグナルであり、ユビキチン化酵素Mag2およびNRD2による二重確認を受けてリボソーム分解を誘導するモデルを提唱する。以上を含めた研究成果をまとめ、現在論文投稿の準備を進めている。
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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
計画していた一年目の研究内容である変異型リボソームを認識する因子の同定（Mag2, NRD2-NRD3）と認識機構の解明（開始コドンにおけるリボソーム停滞の認識）について概ねに遂行したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、Mag2およびNRD2-NRD3による基質認識・結合様式の詳細を解明するため、上記因子とリボソームとの複合体の構造解析の準備を進める。機能不明であったNRD3について、NRD2との相互作用の様式、NRD2の活性および基質特異性への影響に着目して18S NRDにおける役割を解析する。二年目以降は開始コドンで停滞したリボソームがサブユニットへと解離する詳細な機構の解明および試験管内再現を試み、また18S NRDの新規基質の探索を行う予定である。
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