翻訳開始因子パラログによる選択的翻訳の網羅的解析

• 研究課題/領域番号: 17H04998
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 分子生物学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 岩崎 信太郎 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (80611441)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 26,130千円 (直接経費: 20,100千円、間接経費: 6,030千円); 2020年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2019年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2018年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2017年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: eIF4A / Ribosome profiling / RIP-Seq / LARP1 / mTORC1 / Ribosome / mTOR / TOP mRNA / RNA / Translation / 翻訳 / リボソーム / mRNA / 翻訳開始因子 / 発現制御 / ribosome / ゲノム

研究成果の概要

翻訳開始因子であるeIF4AはDEAD-box型RNA結合タンパク質である。哺乳類のゲノムにはeIF4A1とeIF4A2の2つのパラログが存在する。本研究ではeIF4Aパラログの機能的差異を明らかにする目的で、種々の網羅的手法によって解析を行った。その結果、eIF4A1とeIF4A2には結合mRNAに選択性があること、それはeIF4A1に選択的に結合するRNA結合タンパク質LARP1に依存することが明らかになった。また、LARP1はmTORC1抑制時にTOP motifをもつmRNAに結合し、翻訳抑制する因子であるが、eIF4A1と相互作用することでその活性が高まることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでその高い相同性からeIF4A1とeIF4A2には機能的差異が無いと信じられてきたが、本研究によって、その機能には大きな違いがあることが明らかになった。また、eIF4Aは元来、翻訳を促進する因子であるが、本研究によってその前提とは全く逆の翻訳抑制させる機能があることが示された。特に、栄養飢餓などの特定の細胞状態時、特定のmRNAにその機能が発揮されると想定される。以上のような翻訳活性化因子が機能を逆転させる例は統合ストレス応答のeIF2alphaでもみられることから、他の翻訳因子についても同様の機能が備わっている可能性示唆され、学術的な展開が期待される。

研究成果

• [国際共同研究] University of California, Berkeley(米国)
• [国際共同研究] University of California, Berkeley(米国)
• [国際共同研究] University of California, Berkeley(米国)
• [雑誌論文] Dual targeting of DDX3 and eIF4A by the translation inhibitor rocaglamide A (2021)
  • 著者名/発表者名: Chen Mingming、Asanuma Miwako、Takahashi Mari、Shichino Yuichi、Mito Mari、Fujiwara Koichi、Saito Hironori、Floor Stephen N.、Ingolia Nicholas T.、Sodeoka Mikiko、Dodo Kosuke、Ito Takuhiro、Iwasaki Shintaro
  • 雑誌名: Cell Chemical Biology 巻: 28 号: 4 ページ: 475-486
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2020.11.008
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Pentatricopeptide Repeat Protein PGR3 Is Required for the Translation of petL and ndhG by Binding Their 5′ UTRs (2021)
  • 著者名/発表者名: Higashi Haruka、Kato Yoshinobu、Fujita Tomoya、Iwasaki Shintaro、Nakamura Masayuki、Nishimura Yoshiki、Takenaka Mizuki、Shikanai Toshiharu
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: - 号: 7 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1093/pcp/pcaa180
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spliceostatin A interaction with SF3B1 limits U1 snRNP availability and causes premature cleavage and polyadenylation. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto, R., Chhipi-Shrestha, J.K., Schneider-Poetsch, T., Furuno, M., Burroughs, A.M., Noma, S., Suzuki, H., Hayashizaki, Y., Mayeda, A., Nakagawa, S., Kaida, D., Iwasaki, S., Yoshida, M.
  • 雑誌名: Cell Chem. Biol. 巻: - 号: 9 ページ: 1356-1365
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2021.03.002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Genome-wide survey of ribosome collision. (2020)
  • 著者名/発表者名: Han, P., Shichino, Y., Schneider-Poetsch, T., Mito, M., Hashimoto, S., Udagawa, T., Kohno, K., Yoshida, M., Mishima, Y., Inada, T., Iwasaki, S.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 31(5) 号: 5 ページ: 107610-107610
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.107610
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] N-terminal deletion of Swi3 created by the deletion of a dubious ORF YJL175W mitigates protein burden effect in S. cerevisiae (2020)
  • 著者名/発表者名: Saeki Nozomu、Eguchi Yuichi、Kintaka Reiko、Makanae Koji、Shichino Yuichi、Iwasaki Shintaro、Kanno Manabu、Kimura Nobutada、Moriya Hisao
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 9500-9500
  • DOI: 10.1038/s41598-020-66307-z
  • NAID: 120006883501
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Implications of RNG140 (caprin2)-mediated translational regulation in eye lens differentiation (2020)
  • 著者名/発表者名: Kaori Nakazawa, Yuichi Shichino,Shintaro Iwasaki, and Nobuyuki Shiina
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 295 号: 44 ページ: 15029-15044
  • DOI: 10.1074/jbc.ra120.012715
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete chemical structures of human mitochondrial tRNAs (2020)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Takeo、Yashiro Yuka、Kikuchi Ittoku、Ishigami Yuma、Saito Hironori、Matsuzawa Ikuya、Okada Shunpei、Mito Mari、Iwasaki Shintaro、Ma Ding、Zhao Xuewei、Asano Kana、Lin Huan、Kirino Yohei、Sakaguchi Yuriko、Suzuki Tsutomu
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1038/s41467-020-18068-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ribosomal protein S7 ubiquitination during ER stress in yeast is associated with selective mRNA translation and stress outcome (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsuki Yasuko、Matsuo Yoshitaka、Nakano Yu、Iwasaki Shintaro、Yoko Hideyuki、Udagawa Tsuyoshi、Li Sihan、Saeki Yasushi、Yoshihisa Tohru、Tanaka Keiji、Ingolia Nicholas T.、Inada Toshifumi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 19669-19669
  • DOI: 10.1038/s41598-020-76239-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Protocol for disome profiling to survey ribosome collision in humans and zebrafish. (2020)
  • 著者名/発表者名: Mito M, Mishima Y, and Iwasaki S
  • 雑誌名: STAR Protoc. 巻: 1 号: 3 ページ: 100168-100168
  • DOI: 10.1016/j.xpro.2020.100168
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Widespread Family of Heat-Resistant Obscure (Hero) Proteins Protect Against Protein Instability and Aggregation (2020)
  • 著者名/発表者名: Tsuboyama K, Osaki T, Matsuura-Suzuki E, Kozuka-Hata H, Okada Y, Oyama M, Ikeuchi Y, Iwasaki S, Tomari Y
  • 雑誌名: PLOS Biology 巻: 18 号: 3 ページ: 3000632-3000632
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.3000632
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Translational Landscape of Protein-Coding and Non-Protein-Coding RNAs upon Light Exposure in Arabidopsis (2019)
  • 著者名/発表者名: Kurihara Yukio、Makita Yuko、Shimohira Haruka、Fujita Tomoya、Iwasaki Shintaro、Matsui Minami
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 61 号: 3 ページ: 536-545
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz219
  • 査読あり
• [雑誌論文] Codon bias confers stability to human mRNAs (2019)
  • 著者名/発表者名: Hia Fabian、Yang Sheng Fan、Shichino Yuichi、Yoshinaga Masanori、Murakawa Yasuhiro、Vandenbon Alexis、Fukao Akira、Fujiwara Toshinobu、Landthaler Markus、Natsume Tohru、Adachi Shungo、Iwasaki Shintaro、Takeuchi Osamu
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: 20 号: 11
  • DOI: 10.15252/embr.201948220
  • NAID: 120006767912
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Proximity RNA Labeling by APEX-Seq Reveals the Organization of Translation Initiation Complexes and Repressive RNA Granules (2019)
  • 著者名/発表者名: Padron Alejandro、Iwasaki Shintaro、Ingolia Nicholas T.
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 75 号: 4 ページ: 875-887.e5
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2019.07.030
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Free Glycans Derived From O-mannosylated Glycoproteins Suggest the Presence of an O-glycoprotein Degradation Pathway in Yeast (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirayama H, Matsuda T, Tsuchiya Y, Oka R, Seino J , Huang C, Nakajima K , Noda Y, Shichino Y, Iwasaki S , Suzuki T
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 294(44) 号: 44 ページ: 15900-15900
  • DOI: 10.1074/jbc.ra119.009491
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The plant translatome surveyed by ribosome profiling (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujita Tomoya, Kurihara Yukio, Iwasaki Shintaro
  • 雑誌名: Plant And Cell Physiology 巻: 印刷中 号: 9 ページ: 1917-1926
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz059
  • 査読あり
• [雑誌論文] tChIP-Sea : cell-type-specific Eepigenome profiling (2019)
  • 著者名/発表者名: Mito M, Kadota M., Nakagawa S. *, Iwasaki S. *
  • 雑誌名: J. Vis. Exp 巻: 143 号: 143
  • DOI: 10.3791/58298
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Translation Inhibitor Rocaglamide Targets a Bimolecular Cavity between eIF4A and Polypurine RNA (2019)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki Shintaro、Iwasaki Wakana、Takahashi Mari、Sakamoto Ayako、Watanabe Chiduru、Shichino Yuichi、Floor Stephen N.、Fujiwara Koichi、Mito Mari、Dodo Kosuke、Sodeoka Mikiko、Imataka Hiroaki、Honma Teruki、Fukuzawa Kaori、Ito Takuhiro、Ingolia Nicholas T.
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 73 号: 4 ページ: 738-748
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2018.11.026
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cap-specific terminal N6-methylation of RNA by an RNA polymerase II?associated methyltransferase (2018)
  • 著者名/発表者名: Akichika Shinichiro、Hirano Seiichi、Shichino Yuichi、Suzuki Takeo、Nishimasu Hiroshi、Ishitani Ryuichiro、Sugita Ai、Hirose Yutaka、Iwasaki Shintaro、Nureki Osamu、Suzuki Tsutomu
  • 雑誌名: Science 巻: 363 号: 363 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1126/science.aav0080
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cell Type-Specific Survey of Epigenetic Modifications by Tandem Chromatin Immunoprecipitation Sequencing (2018)
  • 著者名/発表者名: Mito Mari、Kadota Mitsutaka、Tanaka Kaori、Furuta Yasuhide、Abe Kuniya、Iwasaki Shintaro、Nakagawa Shinichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 1143-1143
  • DOI: 10.1038/s41598-018-19494-9
  • NAID: 120006398777
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcripts from downstream alternative transcription start sites evade uORF-mediated inhibition of gene expression in Arabidopsis (2018)
  • 著者名/発表者名: Kurihara Yukio、Makita Yuko、Kawashima Mika、Fujita Tomoya、Iwasaki Shintaro、Matsui Minami
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences USA 巻: 115 号: 30 ページ: 7831-7836
  • DOI: 10.1073/pnas.1804971115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] UPA-seq: prediction of functional lncRNAs using differential sensitivity to UV crosslinking (2018)
  • 著者名/発表者名: Komatsu T, Yokoi S, Fujii K, Mito M, Kimura Y, Iwasaki S, Nakagawa S.
  • 雑誌名: RNA 巻: 24 号: 12 ページ: 1785-1802
  • DOI: 10.1261/rna.067611.118
  • NAID: 120006545959
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Growing Toolbox for Protein Synthesis Studies (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki Shintaro、Ingolia Nicholas T.
  • 雑誌名: Trends in Biochemical Sciences 巻: 42 号: 8 ページ: 612-624
  • DOI: 10.1016/j.tibs.2017.05.004
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ubiquitination of stalled ribosome triggers ribosome-associated quality control (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuo Y, Ikeuchi K, Saeki Y, Iwasaki S, Schmidt C, Udagawa T, Sato F, Tsuchiya H, Becker T, Tanaka K, Ingolia NT, Beckmann R, Inada T
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 号: 1 ページ: 159-159
  • DOI: 10.1038/s41467-017-00188-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] In vitro reconstitution of chaperone-mediated human RISC assembly (2017)
  • 著者名/発表者名: Naruse Ken、Matsuura-Suzuki Eriko、Watanabe Mariko、Iwasaki Shintaro、Tomari Yukihide
  • 雑誌名: RNA 巻: 24 号: 1 ページ: 6-11
  • DOI: 10.1261/rna.063891.117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstitution of RNA Interference Machinery (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki Shintaro、Tomari Yukihide
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: - ページ: 131-143
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-7339-2_9
  • ISBN: 9781493973385, 9781493973392
  • 査読あり
• [学会発表] 抗がん作用をもつ小分子Rocaglamide AによるDDX3とeIF4Aを介した二重翻訳阻害 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岩崎信太郎
  • 学会等名: 第93回日本生化学大会
  • 招待講演
• [学会発表] Genome-wide survey of ribosome collision (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩崎信太郎
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
  • 国際学会
• [学会発表] Translational buffering upon splicing inhibition (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩崎信太郎
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ribosome conformational dynamics surveyed by ribosome profiling (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩崎信太郎
  • 学会等名: 2nd JAJ (Joint Australia-Japan/Japan-Australia Joint) RNA Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A translation inhibitor targets a bimolecular cavity between eIF4A and polypurine RNA (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩崎信太郎
  • 学会等名: International Symposium on “Proteins; from the Cradle to the Grave” 2018年8月26日
  • 国際学会
• [学会発表] Structure and resistance of an mRNA-selective natural translation inhibitor from Aglaia plant (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩崎信太郎
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Translational buffering upon splicing inhibition (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 信太郎
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ribosome conformational dynamics surveyed by ribosome profiling (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 信太郎
  • 学会等名: 2nd JAJ (Joint Australia-Japan/Japan-Australia Joint) RNA Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A translation inhibitor targets a bimolecular cavity between eIF4A and polypurine RNA (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 信太郎
  • 学会等名: International Symposium on “Proteins; from the Cradle to the Grave” 2018年8月26日
  • 国際学会
• [学会発表] Structure and resistance of an mRNA-selective natural translation inhibitor from Aglaia plant (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 信太郎
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mechanism of self-resistance to natural translation inhibitor in Aglaia (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 信太郎
  • 学会等名: Consortium of Biological Sciences 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Genomic and structural basis of self-resistance to natural translation inhibitor in Aglaia (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 信太郎
  • 学会等名: Cutting Edge Developments in RNA Biology for the Control of Gene Expression
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] mRNA選択的翻訳阻害剤Rocaglamide Aの分子機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 信太郎
  • 学会等名: 第11回 日本ゲノム微生物学会 若手の会
  • 招待講演
• [学会発表] Co-evolution of translation initiation factor 4A and its natural inhibitor rocaglates in Aglaia (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 信太郎
  • 学会等名: DFG-Forschergruppe 1805 Summer School 2017 on “Dynamics of translation”
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 相分離生物学の全貌（現代化学増刊46) (2020)
  • 著者名/発表者名: 白木 賢太郎
  • 総ページ数: 416
  • 出版者: 東京化学同人
  • ISBN: 9784807913466
• [図書] 実験医学2019年11月号 リボソームプロファイリングによる網羅的翻訳解析の最前線 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木村悠介, 岩崎信太郎
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758125253
• [図書] 実験医学 2017年7月号 35 号：11 ページ：1868-1873 (2017) (2017)
  • 著者名/発表者名: 七野 悠一、岩崎信太郎
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758101653
• [備考] http://iwasakirna.com/publications.php
• [備考]
  • URL: https://www.riken.jp/research/labs/chief/rna_sys_biochem/index.html
• [備考] 光受容によるタンパク質の翻訳変化を解明 －遺伝子の発現量調節への応用に期待－
  • URL: https://www.riken.jp/press/2020/20200316_1/index.html
• [備考] 新しい糖鎖代謝機構の発見 －未知の糖鎖分解酵素の同定への一歩－
  • URL: https://www.riken.jp/press/2019/20190711_1/
• [備考] 植物由来抗がん剤の仕組み －標的タンパク質にRNA配列特異性を与える小分子化合物－
  • URL: https://www.riken.jp/press/2018/20181228_1/
• [備考] メチルは端だが役に立つ？ －mRNAのキャップ構造におけるm6A修飾酵素の同定－
  • URL: https://www.riken.jp/press/2018/20181127_1/
• [産業財産権] 非リボソームRNA含有試料の製造方法 (2019)
  • 発明者名: Mari Mito, Shintaro Iwasaki
  • 権利者名: Mari Mito, Shintaro Iwasaki
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2019