リボソーム複合体中でのタンパク質の動的構造解析

• 研究課題/領域番号: 15790027
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物理系薬学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 吉田 卓也 大阪大学, 薬学研究科, 助手 (00294116)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円); 2004年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2003年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
• キーワード: リボソーム / RRF / 立体構造 / ダイナミクス / タンパク質 / 動的構造 / NMR / 構造生物学

研究概要

本研究の目的は、リボソームとリボソーム再生因子(RRF)、EF-G等の翻訳因子が形成する複合体中でのタンパク質分子の動的構造を詳細に解析するための方法論を開発し、応用することである。既にこれまでの検討からRRFのドメインIが、リボソームとの結合ドメインであることが明らかとなっていた。ドメインIはRRFのアミノ酸配列上離れたセグメントから形成されているため、それらを短いリンカーで繋いだポリペプチドRRF-DIを作成した。RRF-DIはRRFのドメインIと同じ立体構造を保持していることをNMRで明らかにした。またリボソーム50SサブユニットとRRF-DIの特異的な結合を表面プラズモンセンサーを用いて明らかにした。次にリボソーム/RRF複合体での両者の相互作用を詳細に明らかにするため、50S/RRF-DI複合体の結晶構造解析を、独Max Planck研究所のP.Fucini博士らのグループと試みた。その結果リボソームによるRRF認識機構が原子レベルで明らかになった。また、複合体の構造、本研究で昨年度明らかにした、RRFとリボソーム蛋白質との相互作用及びNMRで明らかにしたRRFのドメイン配向の揺らぎから、両者の結合後に、複合体にEF-Gが作用した際のRRFとリボソームの動き及び構造変化に関するモデルを構築した。その結果RRF/EF-Gによるリボソーム/tRNA/mRNA複合体の解離メカニズムについて、RRFのトランスロケーションと、rRNAの構造変化を含む有力な仮説を提案することができた。

研究成果

• [雑誌論文] X-ray crystallography study on ribosome recycling : the mechanism of binding and action of RRF on the 50S ribosomal subunit. (2005)
  • 著者名/発表者名: D.N.Wilson et al.
  • 雑誌名: EMBO J. 24 ページ: 251-260
• [雑誌論文] Solution NMR structure investigation for releasing mechanism of neocarzinostatin chromophore from the holoprotein (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Takashima et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. (in press)
• [雑誌論文] ^1H, ^<13>C and ^<15>N resonance assignments of the N-terminal 16 kDa domain of Escherichia coli Ada Protein. (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Takinowaki et al.
  • 雑誌名: J.Biomol.NMR 29 ページ: 447-448
• [雑誌論文] Distributed computing and NMR constraint-based high-resolution structure determination : applied for bioactive Peptide endothelin-1 to determine C-terminal folding. (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Takashima et al.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 126 ページ: 4504-4505
• [雑誌論文] NMR Structure of Transcription Factor Sp1 DNA Binding Domain (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Oka et al.
  • 雑誌名: Biochemistry 43 ページ: 16027-16035
• [雑誌論文] Solution Structure of Ribosomal Protein L16 from Thermus thermophilus HB8 (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Nishimura et al.
  • 雑誌名: J.Mol.Biol. 344 ページ: 1369-1383
• [文献書誌] Yoshida, T.et al.: "Characteristic domain motion in the ribosome recycling factor revealed by 15N NMR relaxation experiments and molecular dynamics simulations."Biochemistry. 42. 4101-4107 (2003)
• [文献書誌] Nakano, H.et al.: "Structure and binding mode of a ribosome recycling factor (RRF) from mesophilic bacterium."Journal of Biological Chemistry. 278. 3427-3436 (2003)
• [文献書誌] Hemmi, H.et al.: "Inhibitory specificity change of the ovomucoid third domain of the silver pheasant upon introduction of an engineered Cys14-Cys39 bond"Biochemistry. 42. 2524-2534 (2003)
• [文献書誌] Takashima, K.et al.: "Distribution Computing and NMR Constraint Based High Resolution Structure Determination : Applied for Bioactive Peptide Endothelin-l to Determine C-terminal Folding"Journal of American Chemical Society. in press. (2004)
• [文献書誌] Takinowaki, H.et al.: "1H,13C and 15N resonance assignments of the N-terminal 16kDa domain of Escherichia coli Ada protein."Journal of Biomolecular NMR. in press. (2004)