トランス翻訳の分子機構と生理機能

• 研究課題/領域番号: 23380045
• 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: 応用微生物学
• 研究機関: 弘前大学
• 研究代表者: 武藤 あきら 弘前大学, 農学生命科学部, 研究員 (80034635)
• 研究分担者: 姫野 俵太 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (80208785)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2014年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2013年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2012年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2011年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: trans-translation / tmRNA / tRNA / mRNA / ribosome / EF-Tu / SmpB / ribosome resque / トランス翻訳 / リボソーム / 大腸菌 / 枯草菌 / translation / bacteria / SerRS / 翻訳停滞解消機構 / SerS

研究成果の概要

トランス翻訳は、mRNAとtRNAの両機能を持つキメラ分子tmRNAの働きによる変則的翻訳機構で、真性細菌に普遍的に存在する。本研究では反応に関わる単離した成分のみによる試験管内トランス翻訳系を用いて、反応各ステップの中間体を作成し、そこでのtmRNA、SmpB（トランス翻訳因子）のリボソームとの相互作用の位置をprobing法やFRET測定を用いて決定し、反応過程における各分子の動きを明らかにした。またtmRNA/SmpB/EF-Tu/GTP複合体はリボソーム入りGTP加水分解を行った後にmRNAの3’末端の状態を認識し、3'末端が存在する場合はリボソームから解離していくことを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Structural insights into the assembly of the 30S ribosomal subunit in vivo: functional role of S5 and location of the 17S rRNA precursor sequence. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yang, Z., Guo, Q., Goto, S., Chen, Y., Li, N., Yan, K., Zhang, Y., Muto, A., Deng, H., Himeno, H., Lei, J. & Gao, N.:
  • 雑誌名: Protein Cell, 巻: 5 ページ: 394-407
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] tmRNA-mediated trans-translation as the major ribosome rescue system in a bacterial cell. (2014)
  • 著者名/発表者名: Himeno, H., Kurita, D. & Muto, A.
  • 雑誌名: Frontiers Genet. 巻: 5 ページ: 66-74
  • DOI: 10.3389/fgene.2014.00066
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rejection of tmRNA• SmpB after GTP hydrolysis by EF-Tu on ribosomes stalled on intact mRNA. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kurita, D., Miller, M., Muto, A., Buskirk, A. & Himeno, H.
  • 雑誌名: RNA 巻: 20 号: 11 ページ: 1706-1714
  • DOI: 10.1261/rna.045773.114
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ArfA recognizes the lack of mRNA in the mRNA channel after RF2 binding for ribosome rescue. (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Kurita, Yuhei Chadani, Tatsuhiko Abo, Hyouta Himeno
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 42 号: 21 ページ: 13339-13352
  • DOI: 10.1093/nar/gku1069
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ribosome rescue systems in bacteria. Biochimie (2014)
  • 著者名/発表者名: Himeno, H., Nameki, N., Kurita, D., Muto, A. & Abo T.
  • 雑誌名: Biochimie 巻: pii: S0300-9084(14) ページ: 00355-1
  • DOI: 10.1016/j.biochi.2014.11.014
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mechanism of trans-translation revealed by in vitro studies. (2014)
  • 著者名/発表者名: Himeno, H., Kurita, D. & Muto, A.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 5 ページ: 1-11
  • DOI: 10.3389/fmicb.2014.00065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decoding system for the AUA codon by tRNAIle with the UAU anticodon in Myrcrplasma mobile (2013)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi T, Miyauchi K, Nakane D, Miyata M, Muto A, Nishimura S, Suzuki T
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 41 号: 4 ページ: 2621-2631
  • DOI: 10.1093/nar/gks1344
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dissecting the in vivo assembly of the 30S ribosomal subunit reveals the role of RimM and general features of the assembly process. (2013)
  • 著者名/発表者名: Guo, Q., Goto, S., Chen, Y., Feng, B., Xu, Y., Muto, A., Himeno, H., Deng, H., Lei, J., Gao, N.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 41 号: 4 ページ: 2609-2620
  • DOI: 10.1093/nar/gks1256
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rice Annotation Project Database (RAP-DB): an integrative and interactive database for rice genomics (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakai H, Lee SS, Tanaka T, Numa H, Kim J, Kawahara Y, Wakimoto H, Yang CC, Iwamoto M, Abe T, Yamada Y, Muto A, Inokuchi H, Ikemura T, Matsumoto T, Sasaki T, Itoh T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 52 号: 2 ページ: e6-e6
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs183
  • 査読あり
• [雑誌論文] GTPases involved in bacterial ribosome maturation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Goto, S., Muto, A., Himeno, H
  • 雑誌名: Journal of Biochemistry 巻: 153 ページ: 403-414
  • NAID: 40019646739
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impairment of ribosome maturation or function confers salt resistance on Escherichia coli cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hase, Y., Tarusawa, T., Muto, A. & Himeno, H.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8(5) 号: 5 ページ: e65747-e65747
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0065747
  • 査読あり
• [雑誌論文] ２つの機能を有するtmRNAによる細菌の翻訳解消システム (2013)
  • 著者名/発表者名: 姫野俵太、栗田大輔、武藤昱
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 31(7) ページ: 54-60
• [雑誌論文] GTPases involved in bacterial ribosome maturation (2013)
  • 著者名/発表者名: Goto, S., Muto, A., Himeno, H
  • 雑誌名: J. Biochem. 巻: 未定 号: 5 ページ: 403-414
  • DOI: 10.1093/jb/mvt022
  • NAID: 40019646739
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro trans-translation assay. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kurita, D., Muto, A., Himeno, H.
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 905 ページ: 311-325
  • DOI: 10.1007/978-1-61779-949-5_20
  • ISBN: 9781617799488, 9781617799495
  • 査読あり
• [雑誌論文] tRNA/mRNA mimicry by tmRNA and SmpB in trans-translation (2011)
  • 著者名/発表者名: Kurita, D., Muto, A., Himeno, H.
  • 雑誌名: Journal of Nucleic Acid 巻: 2011 ページ: 1-9
  • DOI: 10.4061/2011/130581
  • 査読あり
• [雑誌論文] RsgA releases RbfA from 30S ribosomal subunit during a late stage of ribosome biosynthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Goto, S., Kato, S., Kimura, T., Muto, A., Himeno, H.
  • 雑誌名: EMBO Journal 巻: 30 号: 1 ページ: 104-114
  • DOI: 10.1038/emboj.2010.291
  • 査読あり
• [雑誌論文] tRNADB-CE : tRNA gene database curated manually by experts (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Abe, T. Ikemura, Y. Ohara, H. Uehara, M. Kinouchi, S. Kanaya, Y. Yamada A.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: Vol.37 号: suppl_1 ページ: 163-168
  • DOI: 10.1093/nar/gkn692
  • 査読あり
• [学会発表] ArfAとRF2による翻訳停滞リボソームの解消機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 栗田大輔、武藤昱、阿保達彦、姫野俵太
  • 学会等名: 第３回リボソームミーティング
  • 発表場所: 宮崎市
  • 年月日: 2015-03-17 – 2015-03-18
• [学会発表] 大腸菌における翻訳不完全性がもたらす塩耐性獲得機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤汐音、樽澤武房、後藤史門、武藤あきら、姫野俵太
  • 学会等名: 第１１回２１世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 盛岡市
  • 年月日: 2014-06-05 – 2014-06-06
• [学会発表] 大腸菌30S サブユニットの生合成後期に関与する一連の因子について (2014)
  • 著者名/発表者名: 後藤史門、武藤昱、姫野俵太
  • 学会等名: 第１１回２１世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 盛岡市
  • 年月日: 2014-06-05 – 2014-06-06
• [学会発表] リボソームを介した浸透圧耐性機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 樽澤武房
  • 学会等名: 第2回リボソームミーティング
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 細菌リボソーム30Sサブユニットの生合成に関与する因子群の機能 (2013)
  • 著者名/発表者名: 後藤史門
  • 学会等名: 第2回リボソームミーティング
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] tmRNA/SmpBによる停滞したリボソームの認識機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 栗田大輔
  • 学会等名: 第2回リボソームミーティング
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 線虫SL1トランス－スプライシングは生殖細胞でより活発？ (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤新
  • 学会等名: 第14回日本RNA学会年会
  • 発表場所: Banff
• [学会発表] The first translocation in trans-translation (2012)
  • 著者名/発表者名: Takada, K.
  • 学会等名: 第14回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Interplay of a GTPase and a ribosome-binding factor on the 30S subunit during a late stage of the bacterial ribosome biosynthesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Goto, S.
  • 学会等名: The 9th International Conference on Ribosome Synthesis
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Decoding system for the AUA codon by tRNAIle bearing the UAU anticodon in Mycoplasma mobile (2012)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi, T.
  • 学会等名: XXIV tRNA conference
  • 発表場所: Olmue, Chile
• [学会発表] 大腸菌リボソーム小サブユニット依存GTP加水分解酵素RsgAの機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 後藤史門、長谷要一、樽澤武房、菊地岳志、武藤あきら、姫野俵太
  • 学会等名: 第1回リボソームミーティング
  • 発表場所: 広島
• [学会発表] A GTPase dissociates a ribosome binding factor from the 30S subunit during a late stage of the bacterial ribosome biosynthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Goto, S., Muto, A., Himeno, H.
  • 学会等名: RNA2011 (The 16^<th> Annual Meeting of the RNA Society)
  • 発表場所: Kyoto
• [学会発表] Molecular mechanism of the early stages of trans-translation by tmRNA/SmpB (2011)
  • 著者名/発表者名: Kurita, D., Hattori, Y., Muto, A., Himeno, H.
  • 学会等名: RNA2011 (The 16^<th> Annual Meeting of the RNA Society)
  • 発表場所: Kyoto
• [学会発表] Loss of integrity of the ribosome confers salt resistance on Escherichia coli cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Tarusawa, T., Hase Y., Goto, S., Muto, A., Himeno, H.
  • 学会等名: RNA2011 (The 16^<th> Annual Meeting of the RNA Society)
  • 発表場所: Kyoto
• [学会発表] tRNADB-CE 2011 : tRNA gene database curated manually by experts (2011)
  • 著者名/発表者名: Abe, T., Ikemura, T., Sugahara, J., Kanai, A., Ohara, Y., Uehara, M., Kinouchi, M., Kanaya, S., Yamada, Y., Muto, A., Inokuchi, H
  • 学会等名: RNA2011 (The 16^<th> Annual Meeting of the RNA Society)
  • 発表場所: Kyoto
• [学会発表] Molecular mechanism of trans-translation mediated by tmRNA/SmpB (2011)
  • 著者名/発表者名: Himeno, H., Kurita, D., Muto, A.
  • 学会等名: IUMS2011 (Internal Union of Microbiological Society 2011 Congress)
  • 発表場所: Sapporo
• [学会発表] 大腸菌におけるリボソーム関連因子欠損株による塩ストレス耐性の獲得 (2011)
  • 著者名/発表者名: 樽澤武房、長谷要一、武藤あきら、姫野俵太
  • 学会等名: 第5回に本ゲノム微生物学会若手の会
  • 発表場所: 御殿場
• [学会発表] A GTPase dissociates a ribosome binding factor from the 30S subunit of the ribosome during a late stage of the bacterial ribosome biogenesis (2011)
  • 著者名/発表者名: 後藤史門, 武藤あきら, 姫野俵太
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] GTPase RsgAの機能と大腸菌リボソーム生合成の過程
  • 著者名/発表者名: 後藤史門、武藤あきら、姫野俵太
  • 学会等名: 第10回大腸菌研究会
  • 発表場所: 修善寺
• [学会発表] sgA(リボソーム小サブユニット依存GTP加水分解酵素)の機能およびリボソームとの相互作用
  • 著者名/発表者名: 後藤史門、長谷要一、菊地岳志、栗田大輔、武藤昱、竹本千重、横山茂之、Sean R. Connell、Paola Fucini、姫野俵太
  • 学会等名: 第15回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 松山
• [学会発表] Recognition of mRNA length on the ribosome by tmRNA and SmpB.
  • 著者名/発表者名: Kurita, D., Miller, M.R., Muto, A., Buskirk, A.R. & Himeno, H.
  • 学会等名: Ribosomes Conference 2013
  • 発表場所: Napa Valley, California
• [学会発表] tmRNA：non-coding RNAとcoding RNAのハイブリッド
  • 著者名/発表者名: 姫野俵太、栗田大輔、武藤昱
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 招待講演
• [図書] 生命分子を統合するRNAーその秘められた役割と制御機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 姫野俵太、栗田大輔、武藤昱
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 弘前大学知の散歩道 (2012)
  • 著者名/発表者名: 姫野俵太
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: 弘前大学出版会
• [図書] Advances in Genetics Research-Vol.6 (2011)
  • 著者名/発表者名: Himeno, H., Kurita, D., Muto, A.
  • 総ページ数: 43
  • 出版者: Nova Science Publishers Inc.
• [備考] 弘前大学農学生命科学部分子生命科学科分子生物学研究室
  • URL: http://hirosaki-rna.org/