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真核細胞リボソーム遺伝暗号解読における終結・再生過程の分子認識機序の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H03180
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分43010:分子生物学関連
研究機関東京大学

研究代表者

伊藤 耕一  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (10262073)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワードリボソーム / tRNA擬態タンパク質 / タンパク質合成 / 翻訳終結 / 品質管理 / リボソーム再生反応 / 翻訳再開始反応 / tRNA分子擬態タンパク質 / 分子遺伝学 / キーワード / リボソーム再生
研究開始時の研究の概要

近年急速な機能・構造理解が進んだイメージがある遺伝暗号解読機構ではあるが、真核細胞においてのタンパク質合成終了反応からリボソーム再生反応が含まれる『翻訳終結過程』の分子機構の包括的理解は集積しつつある重要性の指摘に反してひときわ立ち後れている。本申請では、モデル生物(出芽酵母)の利点を駆使し、【1】 翻訳終結状態を識別する分子機構の分子遺伝学、【2】 mRNA上の翻訳終結のための因子群の動態を可視化する新規手法開発を実施し基礎生物学、さらには医学領域への貢献も目指します。

研究成果の概要

真核細胞のタンパク質合成系における、eRF1-eRF3、Pelota-HBS1などのtRNA-伸長因子複合体擬態蛋白質や、リボソーム再生因子、品質管理因子が関わる翻訳終結機構・蛋白質合成品質管理機構の詳細な分子機構を明らかにするために、関連する因子の遺伝学スクリーニング系、および、リボソームの状態をモニターする新規アッセイ系を構築した。その結果、リボソーム因子ASC1およびS20上の新規機能領域を特定し、これらが協調的に形成するHel2の結合インターフェースを明らかにし、それが関わる新規作用機序モデルを提案した。この知見は、翻訳終結の分子機構解明と創薬標的探索に貢献することが期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

mRNA上の遺伝暗号をタンパク質に翻訳するのは(翻訳反応)、タンパク質合成の中心装置であるリボソームと無数の翻訳関連因子群です。近年、必要なタンパク質を適切に合成するたに、異常な遺伝情報やそこから合成される有害なタンパク質の発現による弊害を抑制する仕組みとして翻訳終結に連動した品質管理機構に関心が高まっています。本研究は、それに関わる基本的な因子群の分子機構の一つを明らかにしました。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件)

  • [雑誌論文] Systematic genetic identification of functional domains on collided di‐ribosomes responsible for rescue pathways upon translation arrest in Saccharomyces cerevisiae.2023

    • 著者名/発表者名
      Otsuka Hiroshi、Endo Kei、Wada Miki、Ito Koichi
    • 雑誌名

      The FEBS Journal

      巻: - 号: 15 ページ: 3748-3763

    • DOI

      10.1111/febs.16781

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The CGA codon decoding through tRNAArg(ICG) supply governed by Tad2/Tad3 in Saccharomyces cerevisiae2023

    • 著者名/発表者名
      Wada Miki、Ito Koichi
    • 雑誌名

      The FEBS Journal

      巻: - 号: 13 ページ: 3480-3489

    • DOI

      10.1111/febs.16760

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Novel Mg2+ binding sites in the cytoplasmic domain of the MgtE Mg2+ channels revealed by X-ray crystal structures2023

    • 著者名/発表者名
      Wang Mengqi、Zhao Yimeng、Hayashi Yoshiki、Ito Koichi、Hattori Motoyuki
    • 雑誌名

      Acta Biochimica et Biophysica Sinica

      巻: - 号: 4 ページ: 683-690

    • DOI

      10.3724/abbs.2023067

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Human ABCE1 exhibits temperature‐dependent heterologous co‐functionality in S. cerevisiae2022

    • 著者名/発表者名
      Wada Miki、Ito Koichi
    • 雑誌名

      FEBS Open Bio

      巻: 12 号: 10 ページ: 1782-1787

    • DOI

      10.1002/2211-5463.13463

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of fluorescence correlation spectroscopy to investigate the dynamics of a ribosome-associated trigger factor in Escherichia coli2022

    • 著者名/発表者名
      Niwa Tatsuya、Nakazawa Koki、Hoshi Kensuke、Tadakuma Hisashi、Ito Koichi、Taguchi Hideki
    • 雑誌名

      Frontiers in Molecular Biosciences

      巻: 9 ページ: 891128-891128

    • DOI

      10.3389/fmolb.2022.891128

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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