Mechanisms and physiological significance of mRNA degradation associated with spatial localization of nascent polypeptide chains

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15748
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
• Research Institution: Osaka University (2021-2023); Kyoto University (2020)
• Principal Investigator: Ishii Eiji 大阪大学, 微生物病研究所, 助教 (10835698)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 翻訳アレスト / RNase / 遺伝子発現 / ビブリオ菌 / RNA分解

Outline of Final Research Achievements

In eukaryotes such as humans, transcription, translation, and mRNA degradation occur in distinct subcellular regions. On the other hand, in prokaryotic cells, where there are few "spatial delimiters," factors involved in transcription, translation, and mRNA degradation are coexistent in a single space, and it is still unclear how the organization of gene expression is maintained in such an environment. By following the mRNA dynamics of genes whose protein expression is regulated by translational arrest, this study shows that regulation of translation frequency by secondary structure and translation state on mRNA enables rapid and appropriately timed gene expression in response to the environment.

Free Research Field

生化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

原核細胞では一つの空間で転写、翻訳、mRNAの分解に関わる因子が混在しているにもかかわらずその遺伝子発現制御は緻密なネットワークを形成し様々な環境シグナルに応答しててなされている。細菌におけるこのような遺伝子発現がどのようにして組織されているかは未だ不明な点がおおい。本研究では、翻訳アレストというリボソームの異端な挙動を介してmRNAの動態がどのようにして変容し、遺伝子発現に影響を与えるかを明らかにした。これまで翻訳アレストに伴ったmRNA動態に関する報告は少なく、この結果は、複雑な細菌の遺伝子発現のメカニズムを理解するうえで意義深い研究成果であると考える。