蛋白質合成サイクルを駆動するリボソームのストーク複合体：高速・高効率化の分子機構

• 研究課題/領域番号: 24370073
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 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, 教授 (40311518) ; 三好 智博 新潟大学, 研究推進機構, 助教 (60534550) ; 内山 進 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (90335381)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2014年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2013年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2012年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
• キーワード: リボソーム / 翻訳因子 / リボソームストーク / リボソームタンパク質 / 遺伝情報翻訳 / EF-1α / EF-2 / IF5B / ストーク / リボソーム蛋白質 / 翻訳サイクル

研究成果の概要

蛋白質合成（翻訳）の速度・効率に関与するリボソームのストーク蛋白質複合体の作用機構を生化学と構造生物学の手法により解析し、次の結果を得た。1）リボソームに複数コピー存在するストーク蛋白質は全てN末端側でリボソームに固定され、C末端側は柔軟でリボソーム周辺を広範囲に運動する、2）結晶構造解析により、各種翻訳因子がリボソームストーク蛋白質のC末端部位と疎水結合する様子を明らかにした、3）翻訳因子をリボソーム本体の機能中心にリクルートする際、各因子とストーク蛋白質C末端間の結合が重要であることを示した。以上の結果より、リボソームストーク蛋白質が効率的な翻訳反応に寄与する仕組みを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of anti-P monoclonal antibodies directed against the ribosomal protein•RNA complex antigen and produced using MRL autoimmune-prone mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato, H., Onozuka, M., Hagiya, A., Hoshino, S., Narita, I., and Uchiumi T.
  • 雑誌名: Clin. Exp. Immunol. 巻: 179 号: 2 ページ: 236-244
  • DOI: 10.1111/cei.12460
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular insights into the interaction of the ribosomal stalk protein with elongation factor 1α. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ito, K., Honda, T., Suzuki, T., Miyoshi, T., Murakami, R., Yao, M., and Uchiumi T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 42 号: 22 ページ: 14042-14052
  • DOI: 10.1093/nar/gku1248
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structure of α-amylase from Oryza sativa : Molecular insights into enzyme activity and thermostability (2014)
  • 著者名/発表者名: Akihito OCHIAI, Hiroshi SUGAI, Kazuki HARADA, Seiya TANAKA, Yohei ISHIYAMA, Kosuke ITO, Takaaki TANAKA, Toshio UCHIUMI, Masayuki TANIGUCHI, Toshiaki MITSUI
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: (In press) 号: 6 ページ: 989-997
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.917261
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Characterization of putative toxin-antitoxin systems in Vibrio parahaemolyticus (2014)
  • 著者名/発表者名: Hino, M., Zhang, J., Takagi, H., Miyoshi, T., Uchiumi, T., Nakashima, T., Kakuta, Y., and Kimura, M.
  • 雑誌名: J Appl Microbiol 巻: publised on line 号: 1 ページ: 185-195
  • DOI: 10.1111/jam.12513
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular dissection of the silkworm ribosomal stalk complex: the role of multiple copies of the stalk proteins (2013)
  • 著者名/発表者名: Baba, K., Tumuraya, K., Tanaka, I., Yao, M, and Uchiumi, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 41 号: 6 ページ: 3635-3643
  • DOI: 10.1093/nar/gkt044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of peptidyl-tRNA hydrolase from Thermus thermophilus HB8 (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, A.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun 巻: 69 号: 3 ページ: 332-335
  • DOI: 10.1107/s1744309113003424
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solution structure of human P1-P2 heterodimer provides insights into the role of eukaryotic stalk in recruiting the ribosome-inactivating protein trichosanthin to the ribosome (2013)
  • 著者名/発表者名: Lee, K.M., Yusa, K., Chu, L.O., Yu, C.W., Oono, M., Miyoshi, T., Ito, K., Shaw, P.C., Wong, K.B., and Uchiumi, T
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 41 号: 18 ページ: 8776-8787
  • DOI: 10.1093/nar/gkt636
  • 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 the substrate recognition and catalysis of peptidyl-tRNA hydrolase (2012)
  • 著者名/発表者名: Ito, K. 他
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 40 号: 20 ページ: 10521-10531
  • DOI: 10.1093/nar/gks790
  • 査読あり
• [学会発表] リボソームストークタンパク質と翻訳伸長因子EF1αの機能的相互作用の分子機構解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊東孝祐、鈴木隆寛、三好智博、村上僚、姚閔、内海利男
  • 学会等名: 第3回リボソームミーティング
  • 発表場所: ANAホリデイ・イン リゾート宮崎（宮崎）
  • 年月日: 2015-03-17 – 2015-03-18
• [学会発表] リボソームストークタンパク質による翻訳伸長因子の機能発現機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 今井大達、三好智博、村上僚、伊東孝祐、内海利男
  • 学会等名: 第3回リボソームミーティング
  • 発表場所: ANAホリデイ・イン リゾート宮崎（宮崎）
  • 年月日: 2015-03-17 – 2015-03-18
• [学会発表] リボソームストークと翻訳因子間相互作用研究の新展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 内海利男、鈴木隆寛、村上僚、今井大達、三好智博、伊東孝祐
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] 立体構造解析に基づいたペプチジル tRNA 加水分解酵素の酵素学的機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上原祐二、伊東孝祐、村上僚、松本愛弥、三好智博、清水義宏、竹本千重、横川隆志、上田卓也、内海利男
  • 学会等名: 第9回 無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: 大阪大学医学部 銀杏会館 （大阪）
  • 年月日: 2014-10-08 – 2014-10-09
• [学会発表] リボソームストークタンパク質と翻訳伸長因子 EF1α の機能的相互作用の構造基盤 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊東孝祐、本田貴嘉、鈴木隆寛、三好智博、村上僚、田中勲、姚閔、内海利男
  • 学会等名: 第16回日本RNA学会年会
  • 発表場所: ウインク愛知（名古屋）
  • 年月日: 2014-07-23 – 2014-07-25
• [学会発表] リボソームストーク C 末端領域は、翻訳因子の 23S rRNA sarcin/ricin loop へのリクルートに不可欠である (2014)
  • 著者名/発表者名: 今井大達、三好智博、村上僚、鈴木隆寛、伊東孝祐、内海利男
  • 学会等名: 第16回日本RNA学会年会
  • 発表場所: ウインク愛知（名古屋）
  • 年月日: 2014-07-23 – 2014-07-25
• [学会発表] 翻訳開始因子IF5Bとリボソームストーク複合体の相互作用解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 村上僚、今井大達、三好智博、伊東孝祐、内海利男
  • 学会等名: 第16回日本RNA学会年会
  • 発表場所: ウインク愛知（名古屋）
  • 年月日: 2014-07-23 – 2014-07-25
• [学会発表] リボソームstalk複合体による翻訳因子とリボトキシンリクルート機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 内海 利男
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会ワークショップ
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 招待講演
• [学会発表] 真核生物リボソームストークタンパク質のC末端領域におけるリン酸化が及ぼす翻訳反応への影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野塚美穂, 馬場健太郎, 三好智博, 伊東孝祐, 内海利男
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
• [学会発表] The ribosome has multiple “arm-like” structures to catch translation factors (2013)
  • 著者名/発表者名: Uchiumi, T., Baba, K., Onozuka, M., Honda, T., Nomura, N., and Yao, M.
  • 学会等名: International Conference on Nucleic Acid Enzymes and Enzymes in Human Diseases
  • 発表場所: The Chinese University of Hong Kong, Hong Kong
  • 招待講演
• [学会発表] Peptidyl-tRNA hydrolase の基質認識および触媒反応の構造基盤 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊東 孝祐、村上 僚、望月 正弘、斉 浩、清水 義宏、三浦 謹一郎、上田 卓也、内海 利男
  • 学会等名: 第15回 日本RNA学会年会
  • 発表場所: 愛媛県県民文化会館ひめぎんホール、松山
• [学会発表] リボトキシン作用に関与するリボソームP1/P2ダイマーの柔軟な機能構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 遊佐和之、三好智博、Ka-Ming Lee、Lai-On Chu, Conny Wing-Heng Yu, 大野萌、伊東孝祐、Pang-Chui Shaw, Kam-Bo Wong、内海利男
  • 学会等名: 第8回無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: 新潟大学
• [学会発表] ヒトリボソームP0/P1/P2 ストークタンパク質が共有するC 末端部位と翻訳伸長因子間の相互作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野塚美穂, 馬場健太朗, 三好智博, 伊東孝祐, 内海利男
  • 学会等名: 第８回無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: 新潟大学
• [学会発表] ハイブリッドリボソームを用いた古細菌翻訳伸長因子によるin vitroペプチド鎖伸長反応系の構築 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 隆寛, 三好 智博, 村上 僚, 佐藤 駿平, 伊東 孝祐, 内海 利男
  • 学会等名: 第8 回 無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: 新潟大学
• [学会発表] 好熱性古細菌翻訳因子によるin vitro翻訳系の確立 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 隆寛, 本田 貴嘉, 村上 僚, 佐藤 駿平, 三好 智博, 伊東 孝祐, 内海 利男
  • 学会等名: 日本Archaea研究会第26回講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] 超好熱性アーキアの反応系を用いて見えてきたリボソームの翻訳因子リクルート機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 内海利男, 他
  • 学会等名: 日本農芸化学会2013年度大会
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス(招待講演)
• [学会発表] 古細菌リボソームストークタンパク質aP1と翻訳伸長因子aEF-1α間の相互作用とaEF-1βによる調節 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木隆寛, 他
  • 学会等名: 第14回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 東北大学百周年記念会館川内萩ホール
• [学会発表] 古細菌リボソームストークタンパク質aP1タイマーは二種類の翻訳因子aEF-la/aEF-2を同時に結合する (2012)
  • 著者名/発表者名: 本田貴嘉, 他
  • 学会等名: 第14回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 東北大学百周年記念会館川内萩ホール
• [学会発表] ヒトリボソームPO/P1/P2ストークタンパク質が共有するC末端部位の翻訳伸長因子eEF-la/eEF-2との相互作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小野塚美穂, 他
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場,マリンメッセ福岡
• [学会発表] 動物リボソームstalkタンパク質のhinge領域はリボトキシンの効率的作用に不可欠である (2012)
  • 著者名/発表者名: 遊佐和之, 他
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場,マリンメッセ福岡
• [学会発表] ハイブリッドリボソームを用いた古細菌翻訳因子によるin vitroペプチド鎖伸長反応系の構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木隆寛, 他
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場,マリンメッセ福岡
• [図書] 生化学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 内海利男、馬場健太朗、小野塚美穂
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 日本生化学会
• [備考] Uchiumi-Ito Lab
  • URL: http://www.sc.niigata-u.ac.jp/biologyindex/uchiumi-ito/
• [備考] Uchiumi - Ito Lab
  • URL: http://www.sc.niigata-u.ac.jp/biologyindex/uchiumi-ito/