代謝制御におけるRNAの新たな役割

• 研究課題/領域番号: 17207010
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 分子生物学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 饗場 弘二 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20025662)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 50,700千円 (直接経費: 39,000千円、間接経費: 11,700千円); 2008年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円); 2007年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円); 2006年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円); 2005年度: 19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
• キーワード: small RNA / 翻訳制御 / mRNA分解 / Hfq / 塩基対形成 / グルコース応答 / 代謝ストレス / tmRNA / 品質管理 / RNase E / グルコーストランスポーター / 解糖系 / 翻訳抑制 / ribonucleoprotein complex

研究概要

大腸菌tmRNA とリボソームによる翻訳とmRNA 分解制御について解析し、翻訳途上のリボソームが停滞した際にmRNA の切断を誘起し、tmRNA 系と連動してmRNA とタンパク質の双方を分解するというより巧妙な品質管理機構として働いていることを明らかにした。具体的には、翻訳終結因子RF の活性低下、連続するレアコドンを持つmRNA の翻訳、あるいはアミノ酸枯渇により生じるリボソームの停滞に応答していずれの場合にもmRNA が切断されることを見いだし、翻訳伸長の遅延あるいは停滞によるmRNA の切断と分解が普遍的な機構であることを示した。また、グルコース-6-リン酸の異常な蓄積により合成が誘導され、ptsG mRNA を標的としているHfq 結合性小分子RNA(sRNA)であるSgrS による翻訳抑制とmRNA の分解について解析し、SgrS が、ptsG mRNA の翻訳開始領域と部分的な塩基対を形成し、Rnase E に依存したmRNA の不安定化をもたらすこと、SgrS がHfq を介してRnase E と相互作用すること、SgrSによるptsG mRNA の抑制機構において、ptsG mRNA の翻訳阻害が第一義的であること、HfqがSgrS とptsG mRNA の塩基対形成を促進すること、さらには、ptsG mRNA の膜局在性がSgrSのptsG mRNA への効果的な作用に寄与していることなどを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Analyses of mRNA destabilization and translational inhibition mediated by Hfq-binding small RNAs (2008)
  • 著者名/発表者名: Morita, T., Maki, K., Yagi, M. and Aiba, H.
  • 雑誌名: Methods Enzymol 447 ページ: 359-378
• [雑誌論文] RNA but not protein partners are directly responsible for translational silencing by a bacterial Hfq-binding small RNA (2008)
  • 著者名/発表者名: Maki, K., Uno, K., Morita, T., and Aiba, H
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 ページ: 10332-10337
• [雑誌論文] Cleavage of mRNAs and role of tmRNA system under amino acid starvation in Escherichia coli (2008)
  • 著者名/発表者名: Li, X., Yagi, M, T., Morita, T., and Aiba, H
  • 雑誌名: Mol. Microbiol 68 ページ: 462-473
• [雑誌論文] Cleavage of mRNAs and role of tmRNA system under aminoacid starvation in Escherichia coli (2008)
  • 著者名/発表者名: Li, X., Yagi, M, T., Morita, T., Aiba. H.
  • 雑誌名: Mol. Microbiol. 68 ページ: 462-473
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNA but not protein partners are directly responsible for transla tional silencing by a bacterial Hfq-binding small RNA. (2008)
  • 著者名/発表者名: Maki, K., Uno, K., Morita, T., Aiba, H.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sri. USA 105 ページ: 10332-10337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analyses of mRNA destabilization and translational inhibition mediated by Hfq-binding small RNAs. (2008)
  • 著者名/発表者名: Morita, T., Maki, K., Yagi, M. Aiba. H.
  • 雑誌名: Methods Enzymol. 447 ページ: 359-378
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cleavage of mRNAs and role of tmRNA system under amino acid starvation in Escherichia coli. (2008)
  • 著者名/発表者名: Li, X., Yagi, M, T., Morita, T., and Aiba, H.
  • 雑誌名: Mol. Microbiol 68 ページ: 462-473
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small RNAs making a small protein (2007)
  • 著者名/発表者名: Morita, T., and Aiba, H.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104 ページ: 20149-20150
• [雑誌論文] Mechanism of RNA silencing by Hfq-binding small RNAs (2007)
  • 著者名/発表者名: Aiba, H
  • 雑誌名: Curr. Opin. Microbiol 10 ページ: 134-139
• [雑誌論文] Reduced action of polypeptide release factors induces mRNA cleavage and tmRNA tagging at stop codons in Escherichia coli (2007)
  • 著者名/発表者名: Li, X., Yokota, T., Ito, K., Nakamura, Y., and Aiba, H
  • 雑誌名: Mol. Microbiol 63 ページ: 116-126
• [雑誌論文] 大腸菌低分子RNAによる遺伝子発現抑制機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 森田鉄兵, 饗場弘二
  • 雑誌名: 化学と生物 45 ページ: 298-300
• [雑誌論文] Reduced action of polypeptide release factors induces mRNA cleavage and tmRNA tagging at stop codons in Escherichia coli. (2007)
  • 著者名/発表者名: Li, X., Teruaki Yokota, T., Ito K., Nakamura Y., and Aiba, H.
  • 雑誌名: Mol. Microbiol 63 ページ: 116-126
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of RNA silencing by Hfq-binding small RNAs. (2007)
  • 著者名/発表者名: Aiba, H.
  • 雑誌名: Curr. Opin. Microbiol 10 ページ: 134-139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small RNAs making a small protein. (2007)
  • 著者名/発表者名: T., Morita, T., and Aiba, H.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104 ページ: 20149-20150
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduced action of polypeptide release factors induces mRNA cleavage and tmRNA tagging at stop codons in Escherichia coli. (2007)
  • 著者名/発表者名: Li, X., Teruaki Yokota T., Ito K., Nakamura Y., Aiba, H.
  • 雑誌名: Mol. Microbiol. 63 ページ: 116-126
• [雑誌論文] 大腸菌smallRNAによるRNA サイレンシングの分子機構 (2006)
  • 著者名/発表者名: 森田鉄兵、饗場弘二
  • 雑誌名: 蛋白質 核酸 酵素 51 ページ: 2478-2483
  • NAID: 10019309982
• [雑誌論文] Protein tagging at rare codons is caused by tmRNA action at the 3' end of nonstop mRNA generated in response to ribosome stalling. (2006)
  • 著者名/発表者名: Li, X., Hirano, R., Tagami, H., Aiba, H.
  • 雑誌名: RNA 12 ページ: 248-255
• [雑誌論文] Translational repression is sufficient for gene silencing by bacterial small non-coding RNAs in the absence of mRNA destruction. (2006)
  • 著者名/発表者名: Morita, T., Mochizuki, Y., Aiba, H.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 103 ページ: 4858-4863
• [雑誌論文] Yeel, a novel protein involved in modulation of the activity of the glucose-phosphotransferase system in Escherichia coli K-12. (2006)
  • 著者名/発表者名: Becker.A.K., Zeppenfeld, T., Staab, A., Seitz, S., Boos, W., Morita T., Aiba H., Mahr, K., Titgemeyer, F., Jahreis, K.
  • 雑誌名: J Bacteriol. 188 ページ: 5439-5449
• [雑誌論文] Base-pairing requirement for RNA silencing by a bacterial small RNA and acceleration of duplex formation by Hfq. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto, H., Koide, Y., Morita, T., Aiba, H.
  • 雑誌名: Mol. Microbiol. 61 ページ: 1013-1022
• [雑誌論文] Protein tagging at rare codons is caused by tmRNA action at the 3' end of nonstop mRNA generated in response to ribosome stalling. (2006)
  • 著者名/発表者名: Li, X., Hirano, R., Tagami, H, Aiba, H.
  • 雑誌名: RNA 12 ページ: 248-255
• [雑誌論文] Translational repression is sufficient for gene silencing by bacterial small non-coding RNAs in the absence of mRNA destruction. (2006)
  • 著者名/発表者名: Morita, T., Mochizuki, Y., Aiba, H.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA. (in press)
• [雑誌論文] グルコース応答と代謝制御ネットワークの新しい世界 (2005)
  • 著者名/発表者名: 森田鉄兵、饗場弘二
  • 雑誌名: 化学と生物 43 ページ: 222-228
  • NAID: 10019045282
• [雑誌論文] Implication of membrane localization of target mRNA in the action of a small RNA : mechanism of post-transcriptional regulation of glucose transporter in Escherichia coli. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto, H., Morita, T., Shimizu, A., Inada, T., Aiba, H.
  • 雑誌名: Genes Dev. 19 ページ: 328-338
• [雑誌論文] Translation of aberrant mRNAs lacking a termination codon or with a shortened 3'-UTR is repressed after initiation in yeast. (2005)
  • 著者名/発表者名: Inada, T., Aiba, H.
  • 雑誌名: EMBO J. 24 ページ: 1584-1595
• [雑誌論文] RNase E-based ribonucleoprotein complexes : mechanical basis of mRNA destabilization mediated by bacterial noncoding RNAs. (2005)
  • 著者名/発表者名: Morita, T., Maki, K., Aiba, H.
  • 雑誌名: Genes Dev. 19 ページ: 2176-2186
• [雑誌論文] (2006) Base-pairing requirement for RNA silencing by a bacterial small RNA and acceleration of duplex formation by Hfq
  • 著者名/発表者名: Kawamoto, H., Koide, Y., Morita, T., and Aiba, H.
  • 雑誌名: Mol. Microbiol 61 ページ: 1013-1022
• [雑誌論文] (2006) YeeI, a novel protein involved in modulation of the activity of the glucose-phosphotransferase system in Escherichia coli K-12
  • 著者名/発表者名: Becker. A. K., Zeppenfeld, T., Staab, A., Seitz, S., Boos, W., Morita T., Aiba, H Mahr, K., Titgemeyer, F., and Jahreis, K
  • 雑誌名: J Bacteriol 188 ページ: 5439-49
• [雑誌論文] (2006) Translational repression is sufficient for gene silencing by bacterial small non-coding RNAs in the absence of mRNA destruction
  • 著者名/発表者名: Morita, T., Mochizuki, Y., and Aiba, H.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103 ページ: 4858-4863
• [雑誌論文] (2006) Protein tagging at rare codons is caused by tmRNA action at the 3' end of nonstop
  • 著者名/発表者名: Li, X., Hirano, R., Tagami, H., and Aiba, H
  • 雑誌名: mRNA generated in response to ribosome stalling. RNA 12 ページ: 248-255
• [雑誌論文] (2005) Rnase E-based ribonucleoprotein complexes : mechanicalbasis of mRNA destabilization mediated by bacterial noncoding RNAs
  • 著者名/発表者名: Morita, T., Maki, K., and Aiba, H
  • 雑誌名: Genes Dev 19 ページ: 2176-86
• [雑誌論文] (2005) Translation of aberrant mRNAs lacking a termination codon or with a shortened 3'-UTR is repressed after initiation in yeast
  • 著者名/発表者名: Inada, T and Aiba, H.
  • 雑誌名: EMBO J 24 ページ: 1584-95
• [雑誌論文] (2005) Implication of membrane localization of target mRNA in the action of a small RNA : mechanism of post-transcriptional regulation of glucose transporter in Escherichia coli
  • 著者名/発表者名: Kawamoto, H., Morita, T., Shimizu, A., Inada, T. and Aiba, H
  • 雑誌名: Genes Dev 19 ページ: 328-338
• [学会発表] Mechanism and role of mRNA degradation mediated by Hfq-binding small RNAs in E. coli. JSPS-DST Asian Academic Seminar (2008)
  • 著者名/発表者名: Aiba, H
  • 学会等名: Genome Regulation :From Nanobiology to Pathogenesis
  • 発表場所: Bangalore, India
• [学会発表] Mechanism and role of mRNA degradation mediated by Hfq-binding small RNAs in E. coli (2008)
  • 著者名/発表者名: Aiba, H
  • 学会等名: FASEB Summer Research Conferences : Post-Transcriptional Control of Gene Expression : Mechanisms of mRNA Decay
  • 発表場所: Lucca, Italy
• [学会発表] Mechanism and role of mRNA degradation mediated by Hfq-bindlngsmall RNAs in E. coli. : Post-Transcriptional Control of Gene Expression : Mechanisms of mRNA Decay・ (2008)
  • 著者名/発表者名: Aiba. H.
  • 学会等名: FASEB Summer Research Conferences
  • 発表場所: Lucca, Italy
• [学会発表] Mechanism and role of mRNA degradation mediated by Hfq-binding small RNAs in E. coli. (2008)
  • 著者名/発表者名: Aiba, H.
  • 学会等名: JSPS-DST Asian Academic Seminar
  • 発表場所: Bangalore, India
• [学会発表] Mechanism of gene silencing mediated by Hfq-binding small RNAs in Escherichia coli (2007)
  • 著者名/発表者名: Aiba, H
  • 学会等名: Lecture in Cinvestav
  • 発表場所: Mexico
  • 年月日: 2007-11-22
• [学会発表] Mechanism of RNA silencing mediated by Hfq-binding small RNAs in Escherichia coli (2007)
  • 著者名/発表者名: Aiba, H
  • 学会等名: 2007 Mini-Sympojium "Stimuli-Responsive Regulation of Gene Expression in Bacteria"
  • 発表場所: Soul National University, Korea
  • 年月日: 2007-05-09
• [学会発表] Mechanism of RNA silencing mediated by Hfq-binding small RNAs in Escherichia coli (2007)
  • 著者名/発表者名: Aiba, H
  • 学会等名: 2007 International Meeting of the Microbiological Society of Korea
  • 発表場所: PyoeongChang, Korea
• [学会発表] Mechanism of RNA silencing mediated by Hfq-binding small RNAs in Escherichia coli (2007)
  • 著者名/発表者名: Aiba, H
  • 学会等名: VAAM2007
  • 発表場所: Osnabruek, Germany
• [学会発表] 大腸菌small RNAによる遺伝子発現抑制の分子機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 饗場弘二
  • 学会等名: RNA学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、愛知
• [学会発表] Small RNAによる遺伝子サイレンシングの再構成:SgrSによるptsG mRNAの翻訳阻害は塩基対形成のみで起こる (2007)
  • 著者名/発表者名: 牧貴美香、森田鉄兵、宇野可奈子、饗場弘二
  • 学会等名: RNA学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、愛知
• [学会発表] Upflpはプロテアソームによる翻訳に共役したナンセンス変異依存タンパク質分解を促進する (2007)
  • 著者名/発表者名: 黒羽一誠、立松律弥子、水本英典、饗場弘二、稲田利文
  • 学会等名: RNA学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、愛知
• [学会発表] 塩基性アミノ酸の連続配列は翻訳アレストとタンパク質分解を起こす (2007)
  • 著者名/発表者名: Lyudmila Dimitrova、黒羽一誠、立松律弥子、饗場弘二、稲田利文
  • 学会等名: RNA学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、愛知
• [学会発表] PTCをもっ異常mRNAと翻訳産物のUpf1依存の分解は、異常ORFの5'末端への正常なORFの挿入により抑制される (2007)
  • 著者名/発表者名: 水本英典、立松律弥子、黒羽一誠、饗場弘二、稲田利文
  • 学会等名: RNA学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、愛知
• [学会発表] RNAサイレンシングに対する塩基対形成領域の位置効果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 高木智弘、森田鉄兵、饗場弘二
  • 学会等名: RNA学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、愛知
• [学会発表] RNase EのHfq結合領域の同定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 八木美江子、森田鉄兵、饗場弘二
  • 学会等名: RNA学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、愛知
• [学会発表] Mechanisms of RNA silencing mediated by a stresss-induced Hfq-binding small RNA, SgrS, in E.coli (2006)
  • 著者名/発表者名: Aiba, H
  • 学会等名: EMBO Conference
  • 発表場所: Heidelberg, Germany
• [学会発表] Regulation of translation and mRNA stability by ribonucleoprotein complexes consisting of small RNA, Hfq, and Rnase E (2006)
  • 著者名/発表者名: Aiba, H
  • 学会等名: Workshop "Regulation of Gene Expression in Bacterial and Biodegradation of Contaminants in the Environment"
  • 発表場所: Baeza, Spain
• [学会発表] Regulation of translation and mRNA stability by bacterial sRNP consisting of a small non-coding RNA (2006)
  • 著者名/発表者名: Aiba, H
  • 学会等名: Hfq, and Rnase E. CNRS Conference Jacques Monod
  • 発表場所: Roscoff, France
• [学会発表] Regulation of translation and mRNA stability by bacterial RISC consisting of non-coding RNA (2005)
  • 著者名/発表者名: Aiba, H
  • 学会等名: Hfq, and Rnase E. IBPC seminar
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2005-11-10
• [学会発表] Regulation of translation and mRNA stability by bacterial RISC consisting of non-coding RNA (2005)
  • 著者名/発表者名: Aiba, H
  • 学会等名: Hfq, and Rnase E. ICM seminar, Uppsala University
  • 発表場所: Uppsala, Sweden
  • 年月日: 2005-11-05
• [学会発表] Regulation of translation and mRNA stability by bacterial non-coding RNAs under stress conditions. Spaciotemporal Network of RNA (2005)
  • 著者名/発表者名: Aiba, H
  • 学会等名: Information Flow International Symposium 2005
  • 発表場所: Hirosaki
  • 年月日: 2005-08-08
• [学会発表] Regulation of translation and mRNA stability by bacterial RISC consisting of non-coding RNA (2005)
  • 著者名/発表者名: Aiba, H
  • 学会等名: Hfq, and Rnase E 9^<th> ACT
  • 発表場所: Zhunan, Taiwan
• [学会発表] Glucose Metabolism and Hfq/Small RNA-Mediated Post-Transcriptional Gene Regulation (2005)
  • 著者名/発表者名: Aiba, H
  • 学会等名: 105^<th> ASM : Regulating RNA stability
  • 発表場所: Atlanta, USA
• [学会発表] Regulation of translation and mRNA stability by bacterial sRNP consisting of a small non-coding RNA
  • 著者名/発表者名: Aiba, H
  • 学会等名: Hfq, and Rnase E. CNRS-IBMC seminar
  • 発表場所: Strasbourg, France