翻訳反応駆動部となるリボソームタンパク質複合体の分子機能解剖

• 研究課題/領域番号: 21370078
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 新潟大学
• 研究代表者: 内海 利男 新潟大学, 自然科学系, 教授 (50143764)
• 研究分担者: 伊東 孝祐 新潟大学, 自然科学系, 助教 (20502397) ; 姚 閔 北海道大学, 大学院・先端生命科学研究院, 准教授 (40311518)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2011年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2010年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2009年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
• キーワード: リボソーム / リボソームタンパク質 / 翻訳 / タンパク質複合体 / 結晶構造 / タンパク質合成 / リボソームストーク / GTPaseセンター / 部位特異的アミノ酸置換

研究概要

すべての生物種のリボソームにはストークと呼ばれる柔軟で特徴的なタンパク質複合体が含まれ、リボソーム機能面で重要な役割を果たしている。本研究では主に超好熱性古細菌のリボソームストークを対象に、生化学と結晶構造解析の手法で構造と機能を解析した。その結果、ストークはaP0(aP1)_2(aP1)_2(aP1)_2の7量体を形成すること、aP0とaP1成分はアミノ酸配列が同一のC末端部位を保持し、これらの部位が各種GTPase翻訳因子に直接結合し、因子を効率よくリボソーム上にリクルートする機能を担うことが明らかにされた。

研究成果

• [雑誌論文] Archaealribosomal stalk protein interacts with translation factors in anucleotide-independent manner via itsconserved C terminus (2012)
  • 著者名/発表者名: Nomura, N., Honda, T., Baba, K., Naganuma, T., Tanzawa, T., Arisaka, F., Noda, M., Uchiyama, S., Tanaka, I., Yao, M., and Uchiumi T.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. 巻: 109 ページ: 3748-3753
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of Chimeric Ribosomal Stalk Complexes from Eukaryotic and Bacterial Sources : Structural Features Responsible for Specificity of Translation Factors (2012)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki, M., Kitamyo, M., Miyoshi, T., Ito, K., and Uchiumi T.
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 17 ページ: 273-284
  • 査読あり
• [雑誌論文] Archaeal ribosomal stalk protein interacts with translation factors in a nucleotide-independent manner via its conserved C terminus (2012)
  • 著者名/発表者名: Nomura, N., 他
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 巻: 109 ページ: 3748-3753
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of Chimeric Ribosomal stalk Complexes from Eukaryotic and Bacterial Sources : Structural Features Responsible for Specificity of Translation Factors (2012)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki, M., 他
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 17 ページ: 273-284
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for thebinding of IRES RNAs to the head ofthe ribosomal 40S subunit (2011)
  • 著者名/発表者名: Muhs, M., Yamamoto, H., Ismer, J., Takaku, H., Nashimoto, M., Uchiumi, T., Nakashima, N., Mielke, T., Hildebrand, P. W., Nierhaus, K. H., andSpahn, C. M.
  • 雑誌名: NucleicAcids Res 巻: 39 ページ: 5264-5275
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of peptidyl-tRNA hydrolase from Escherichia coli in complex with the acceptor-TΨC domain of tRNA (2011)
  • 著者名/発表者名: Ito K, 他
  • 雑誌名: Acta Crystallogr.Sect F 巻: 67 ページ: 1566-1569
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for the binding of IRES RNAs to the head of the ribosomal 40S subunit (2011)
  • 著者名/発表者名: Muhs, M., 他
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 39 ページ: 5264-5275
  • 査読あり
• [雑誌論文] An omnipotent role ofarchaeal EF1αin translationalelongation and termination, and qualitycontrol of protein synthesis (2010)
  • 著者名/発表者名: Saito, K., Kobayashi, K., Wada, M., Kikuno, I., Takusagawa, A, Mochizuki, M., Uchiumi, T., Ishitani, R., Nureki, O., and Ito, K.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. 巻: 107 ページ: 19242-19247
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis fortranslation factor recruitment to theeukaryotic/archaeal ribosomes (2010)
  • 著者名/発表者名: Naganuma, T., Nomura, N., Yao, M., Mochizuki, M., Uchiumi, T., and Tanaka, I.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 285 ページ: 4747-4756
  • 査読あり
• [雑誌論文] An omnipotent role of archaeal EF1α in translational elongationand termination, and quality control of protein synthesis (2010)
  • 著者名/発表者名: Saito, K., 他
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.U S A 巻: 107 ページ: 19242-19247
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative proteomic analysis of the ribosomes in 5-fluorouracil resistance of a human colon cancer cell line using the radical-free and highly reducing method of two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (2010)
  • 著者名/発表者名: Kimura, K., 他
  • 雑誌名: Int.J.Oncol. 巻: 37 ページ: 1271-1278
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of bacterial cellulose synthase subunit D octamer with four inner passageways (2010)
  • 著者名/発表者名: Hu, S.Q., 他
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.U S A 巻: 107 ページ: 17957-17961
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for translation factor recruitment to the eukary otic/archaeal ribosomes. (2010)
  • 著者名/発表者名: Naganuma, T., 他
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 285 ページ: 4747-4756
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple gamma-glutamylation : a novel type of post-translational modification in a diapausing Artemia cyst protein. (2010)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, M., 他
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 394 ページ: 36-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis of novel interactions between the small-GTPase and GDI-like domains in prokaryotic Feo Biron transporter (2009)
  • 著者名/発表者名: Hattori, M., Jin, Y., Nishimasu, H., Tanaka, Y., Mochizuki, M., Uchiumi, T., Ishitani, R., Ito, K., and Nureki, O.
  • 雑誌名: Structure 巻: 17 ページ: 1345-1355
  • 査読あり
• [雑誌論文] Engineering and characterization of theribosomal L10/L12 stalk complex : astructural element responsible for highturnover of the EF-G-dependent GTPase (2009)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi, T., Nomura, T., and Uchiumi, T.
  • 雑誌名: J. Biol Chem 巻: 284 ページ: 85-92
  • 査読あり
• [雑誌論文] Engineering and characterization of the ribosomal L10/L12 stalk complex : a structural element responsible for high turnover of the EF-G-dependent GTPase. (2009)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi, T., 他
  • 雑誌名: J.Biol Chem. 284 ページ: 85-92
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional analysis of structural motifs in dicistroviruses. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, N., 他
  • 雑誌名: Virus Res. 139 ページ: 137-147
  • 査読あり
• [学会発表] リボソームには複数の"腕"がある (2012)
  • 著者名/発表者名: 内海利男、野村直子、本田貴嘉、馬場健太朗、長沼孝雄、田中勲、姚閔
  • 学会等名: 第1回RIBOSOME MEETING
  • 発表場所: 広島大学生物生産学部<招待>
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] リボソームには複数の"腕"がある (2012)
  • 著者名/発表者名: 内海利男, 他
  • 学会等名: 第1回RIBOSOME MEETING
  • 発表場所: 広島大学生物生産学部(招待講演)
• [学会発表] Introduction of a Lepidoptera-specific sequence with in the GTPase-associated center of 28S rRNA into Escherichia coli 23S rRNA : Effects of the mutations (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryo Maruyama, Kazuyuki Yusa, MasahiroMochizuki, Kosuke Ito, Takaomi Nomura, Toshio Uchiumi
  • 学会等名: The 16_<th> Annual Meeting of theRNA Society
  • 発表場所: Kyoto Japan
• [学会発表] 動物リボソームstalkヘテロ二量体の分子集合モードの解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 馬場健太朗、姚閔、田中勲、内海利男
  • 学会等名: 第11回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク・大阪
• [学会発表] 動物リボソームstalkヘテロ二量体の分子集合モードの解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 馬場健太朗, 他
  • 学会等名: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク・大阪
• [学会発表] Archaeal elongation factor acts as an omnipotent carrier GTPase in translational elongation, termination and mRNA surveillance (2011)
  • 著者名/発表者名: Nureki, O., 他
  • 学会等名: The 16^<th> Annual Meeting of the RNA Society
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Structural Basis of the Substrate Recognition Mechanisms of Peptidyl-tRNA Hydrolase from Escherichia coli (2011)
  • 著者名/発表者名: Ito, K., 他
  • 学会等名: The 16^<th> Annual Meeting of the RNA Society
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Introduction of a Lepidoptera-specific sequence within the GTPase-associated centerof 28S rRNA into Escherichia coli 23S rRNA : Effects of the mutations (2011)
  • 著者名/発表者名: Maruyama, R., 他
  • 学会等名: The 16^<th> Annual Meeting of the RNA Society
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Omnipotent role of archaeal elongation factor 1 alpha in translation elongation, and termination. and quality control of protein synthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Saito, K., 他
  • 学会等名: The 16^<th> Annual Meeting of the RNA Society
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] 真核リボソームstalkに存在する2対のヘテロ二量体の翻訳伸長反応における機能の非等価性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 馬場健太朗, 他
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] リボトキシンによるrRNA機能部位の脱プリン作用にはリボソームstalkタンパク質のC末端部位が関与する (2011)
  • 著者名/発表者名: 遊佐和之, 他
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] 高度好熱菌T.thermophilusペプチジルtRNA加水分解酵素のX線結晶構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松本愛弥, 他
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] 立体構造に基づくペプチジルtRNA分解酵素の酵素学的機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 村上僚, 他
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] 真核型リボソームのストークアンカータンパク質POを構成する3ドメインの機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 望月正弘
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] 大腸菌リボソームタンパク質L11がもたらすrRNA一タンパク質問相互作用への影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂井貴昭, 他
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] 翻訳伸長・終結過程の遺伝暗号解読における古細菌EF1αの普遍的機能の発見 (2010)
  • 著者名/発表者名: 斎藤和紀, 他
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] リボソームの翻訳因子作用中心に位置する動的タンパク質複合体 (2010)
  • 著者名/発表者名: 内海利男
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会(ノーベル賞特別シンポジウム)
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター・札幌<招待>
  • 年月日: 2010-06-18
• [学会発表] リボソームの翻訳因子作用中心に位置する動的タンパク質複合体 (2010)
  • 著者名/発表者名: 内海利男
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会, ノーベル賞特別シンポジウム
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-06-18
• [学会発表] 部位特異的アミノ酸置換による動物リボソームストーク複合体の機能・構造解析:翻訳因子リクルート機構の分子基盤 (2010)
  • 著者名/発表者名: 馬場健太朗, 他
  • 学会等名: 平成22年度日本生化学会関東支部例会/第51回新潟生化学懇話会
  • 発表場所: 長岡技術科学大学
  • 年月日: 2010-05-29
• [学会発表] The stalk protein complex at the ribosomal GTPase-associated center (2010)
  • 著者名/発表者名: Uchiumi, T.
  • 学会等名: Current Issues of Ribosomal Structur andFunction
  • 発表場所: Berlin Germany<招待>
  • 年月日: 2010-04-09
• [学会発表] The stalk protein complex at the ribosomal GTPase-associated center (2010)
  • 著者名/発表者名: Uchiumi, T.
  • 学会等名: Current Issues of Ribosomal Structur and Function
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2010-04-09
• [学会発表] 真核型リボソームのストークアンカータンパク質P0を構成する3ドメインの機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 望月正弘、北名真澄、伊東孝祐、内海利男
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会・第83回日本生化学会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド・神戸
• [学会発表] 遺伝子組換えカイコeEF-2は何故トランスロケーション不活性型か? (2010)
  • 著者名/発表者名: 澤田剛, 他
  • 学会等名: 第12回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 一橋記念講堂
• [学会発表] 翻訳伸長因子eEF-1αのリボソーム認識領域の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 久津見知, 他
  • 学会等名: 第12回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 一橋記念講堂
• [学会発表] 動物リボソームストークタンパク質複合体PO(P1-P2)2に5コピー存在する共通C末端ドメインの機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 馬場健太朗, 他
  • 学会等名: 第12回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 一橋記念講堂
• [学会発表] リボソーム変異型大腸菌株の真核生物タンパク質発現系への利用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 伊東孝祐, 他
  • 学会等名: 第5回無細胞生命科学研究会年会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] 真核生物・古細菌リボソームタンパク質P0に存在する特徴的なドメインの役割 (2009)
  • 著者名/発表者名: 望月正弘、長沼孝雄、内海利男
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜・横浜
• [学会発表] リボソームGTPaseセンターを構成するストークと翻訳因子の相互作用解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野村直子、長沼孝雄、姚閔、内海利男、田中勲
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜・横浜
• [学会発表] リボソーム16S RNA・helix 18のG505-C507、G524-C526間塩基対合の生化学的検証:EF-G依存GTPase活性への関与 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡辺裕樹、三好智博、内海利男
  • 学会等名: 第11回日本RNA学会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ・新潟
• [学会発表] 真核生物・古細菌リボソームタンパク質P0に存在する特徴的なドメインの役割 (2009)
  • 著者名/発表者名: 望月正弘, 他
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] 古細菌タンパク質の結晶構造データに基づく動物リボソームストーク複合体の部位特異的変異導入と分子間相互作用の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 馬場健太郎, 他
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] リボソームGTPaseセンターを構成するストークと翻訳因子の相互作用解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野村直子, 他
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] Pth(Peptidyl-tRNA hydrolase)-tRNAミニヘリックス複合体のX線結晶構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊東孝祐, 他
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] リボソーム16S RNA・helix 18のG505-C507、G524-C526間塩基対合の生化学的検証:EF-G依存GTPase活性への関与 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡辺裕樹, 他
  • 学会等名: 第11回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 新潟市朱鷺メッセ
• [学会発表] リボソームGTPaseセンターにおけるストーク複合体の機能解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野村直子, 他
  • 学会等名: 第11回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 新潟市朱鷺メッセ
• [図書] ハーパー・生化学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 飯塚哲太郎、伊藤健治、内海利男、大井浩明他、岡本研、小澤敬也、上代淑人他, 19名
  • 総ページ数: 812
  • 出版者: 丸善(株)
• [備考] ・報道関連情報(1)新潟日報(朝刊) 2012年3月8日に掲載(2)新潟大学ホームページに掲載
  • URL: http://www.niigata-u.ac.jp/top/pickup/240229.html
• [備考] ホームページ情報(1)研究室
  • URL: http://www.sc.niigata-u.ac.jp/biologyindex/uchiumi-ito/index.html
• [備考] (2)所属学科(新潟大学理学部生物学科)
  • URL: http://www.sc.niigata-u.ac.jp/biologyindex/biologyindex.html
• [備考]
  • URL: http://www.sc.niigata-u.ac.jp/biologyindex/Uchiumi-Ito/research.html
• [備考]
  • URL: http://www.niigata-u.ac.jp/top/pickup/240229.html
• [産業財産権] 大腸菌を用いたタンパク質の合成方法 (2011)
  • 発明者名: 内海利男、朝妻悟、水口伊玖磨、山本紘、三ッ井敏明
  • 権利者名: 国立大学法人新潟大学
  • 取得年月日: 2011-04-28