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翻訳分子機械の1分子観察系の構築

研究課題

研究課題/領域番号 17026035
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関国立遺伝学研究所

研究代表者

嶋本 伸雄  国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 教授 (20127658)

研究分担者 中山 秀喜  国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 助手 (10370115)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
5,600千円 (直接経費: 5,600千円)
2006年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2005年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
キーワード生物物理 / ナノバイオ / 分子モーター / 遺伝子 / 微生物
研究概要

当研究は、翻訳過程をを1分子観察系によって解析したものであり、翻訳終結で新たな概念を生み出したものである。1分子観察系の標的を、複合体を構成する成分の脱着の前後関係にして、従来論争になっている翻訳終了時におけるリボソーム50S/30Sサブユニットの解離とmRNAの解離との前後関係の決定に絞り込んだ。つまり、翻訳終了時にmRNAは70Sリボソームから解離するか、30Sとの複合体として50Sから解離するのか次に述べる系をもちいて、検討を進めた。
1.大腸菌リボソームを30Sを用いて表面固定した。固定には、His-tagged GFP融合リボソームをもちいて、非特異的吸着の少ない基板として、NTA/cysteineコートされたスライドガラスを開発した。固定されたHis-taggged GFP融合リボソームのは、GFPと融合したタンパク質を持つので、NTAが固定化してある部位に特異的に固定されることが光学的に確認できた。
2.固定化リボソームの活性は、固定されたリボソームを、Mg^<2+>イオンを含まない溶液に露出すると、スライドガラスから、50S粒子に固定されたGFPの蛍光が消失したので、固定化されたリボソームは、50S/30S解離のMg^<2+>イオン依存性を保持していた。タンパク質合成活性は、His tag-とLumio-tagをコードしているmRNAとリボソームを含まないS100画分を混ぜることにより、Lumio-tagの蛍光を発する物質が基盤に固定されることから確認できた。
3.mRNAは,5'末に蛍光ラベルを導入して、50SのGFPと区別した。
その結果、得られた回答はだれも予想していなかったものであった。両方の過程が並列に起こるというものであった。
この結果は、当研究室で明らかにされた、転写開始でのBranched pathway mechanismと同質のものであり、合目的に単純に考えられたステップを段階的に並べたものではないことが、翻訳系でも明らかになった。つまり、化学的な反応ステップを直列に並べたものが、生理的な機構ではないことをしめしていた。転写の場合は、この発見は、abortive productsという生理的意義が未知であったものが、実は調節のための副産物であったという発見につながったので、翻訳終結の新展開につながる結果である。

報告書

(2件)
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (4件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] A pathway branching in transcription initiation in Escherichia coli2006

    • 著者名/発表者名
      Motoki Susa, Tomoko Kubori, Nobuo Shimamoto
    • 雑誌名

      Molec. Microbiol. 59

      ページ: 1807-1817

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Biology における kinetic state と thermodynamic state2006

    • 著者名/発表者名
      Shimamoto, N., Tomizawa, J.
    • 雑誌名

      物性研究 85-5

      ページ: 635-646

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A pathway branching in transcription initiation in Escherichia coli2006

    • 著者名/発表者名
      Motoki Susa, Tomoko Kubori, Nobuo Shimamoto
    • 雑誌名

      Molec.Microbiol. 59

      ページ: 1807-1817

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] ナノ回転計が明かしたDNA結合タンパク質の挙動2005

    • 著者名/発表者名
      十川久美子, 嶋本伸雄
    • 雑誌名

      BIONICS 2

      ページ: 62-63

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] ナノバイオ大辞典 生物物理学2007

    • 著者名/発表者名
      嶋本伸雄
    • 総ページ数
      700
    • 出版者
      サイエンス社
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [図書] ナノバイオ入門2005

    • 著者名/発表者名
      嶋本伸雄
    • 総ページ数
      190
    • 出版者
      サイエンス社
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2018-03-28  

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