ペプチジルｔＲＮＡの脱落と新規翻訳制御機構の提唱

• 研究領域: 多様性と非対称性を獲得するＲＮＡプログラム
• 研究課題/領域番号: 23112705
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 鈴木 勉 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20292782)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 18,889千円 (直接経費: 14,530千円、間接経費: 4,359千円); 2012年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2011年度: 9,529千円 (直接経費: 7,330千円、間接経費: 2,199千円)
• キーワード: ペプチジルtRNA / Peptidyl-tRNA hydrolase / 翻訳校正機構 / リボソーム / peptidyl-tRNA hydrolase / RNAマススペクトロメトリー / 新生ペプチド鎖 / ペプチド鎖脱出トンネル / 品質管理

研究実績の概要

バクテリアにおいて、翻訳を開始したすべてのリボソームが終止コドンに到達するわけではなく、伸長過程の初期において新生ペプチド鎖が結合したペプチジルtRNA(pep-tRNA)がリボソームから脱離する現象(drop off)が知られている。脱離したペプチジルtRNAは細胞内ではPeptidyl-tRNA hydrolase(PTH)の作用によって代謝される。pthは必須遺伝子であり、PTHを失活させると短時間でpep-tRNAが蓄積し死に至ることから、pep-tRNAの脱離は偶発的なものではなく恒常的に生じている。我々は高感度質量分析法とRNA単離法を駆使することで、大腸菌pth温度感受性株におけるpep-tRNAの詳細なプロファイリングに成功した。実際に、N末にMetを持つジペプチドからペンタペプチド程度の短いペプチド鎖を有するpep-tRNAが観測された。また50Sのペプチド脱出トンネル、30Sの遺伝暗号解読中心それぞれを構成するrRNAに変異を導入したところ、pep-tRNAの脱離が誘発又は抑制される変異体を獲得できた。したがって翻訳初期段階において、pep-tRNAは新生ペプチド鎖とペプチド脱出トンネルとの相互作用、アンチコドン近傍と暗号解読中心との相互作用によってリボソーム上に留まっていると考えられる。また、新生ペプチド部分の配列解析からその多くはORFの開始近傍の配列に帰属できることが判明したが、大腸菌ORFの配列と一致しないペプチド鎖を有するpep-tRNAが検出された。詳細な解析から、これらのpep-tRNAはnon-cognateなアミノアシルtRNAがAサイトに入り、ペプチド転移反応によってPサイトtRNAのペプチド鎖を引き受けた後にdrop offしたものであることが判明した。この現象は、ペプチド転移反応以後における新しい翻訳校正機構であると考えている。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] A cyclic form of N^6-threonylcarbamoyladenosine as a widely distributed tRNA hypermodification (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyauchi, K., Kimura, S. and Suzuki, T.
  • 雑誌名: Nature Chemical Biology 巻: 9 号: 2 ページ: 105-11
  • DOI: 10.1038/nchembio.1137
  • 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] Decoding mechanism of non-universal genetic codes in Loligo bleekeri mitochondria (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohira T, Suzuki T (第2著者), 他5名
  • 雑誌名: J . Biol. Chem 巻: 288 号: 11 ページ: 7645-7652
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.439554
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trmt61B is a methyltransferase responsible for 1-methyladenosine at position 58 of human mitochondrial tRNAs (2012)
  • 著者名/発表者名: Chujo, T. and Suzuki, T.
  • 雑誌名: RNA 巻: 22 号: 12 ページ: 2269-2276
  • DOI: 10.1261/rna.035600.112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure-function analysis of human TYW2 enzyme required for the biosynthesis of a highly modified wybutosine (yW) base in phenylalanine-tRNA. (2012)
  • 著者名/発表者名: Rodriguez, V., Vasudevan, S., Noma, A., Carlson, B.A., Green, J.E., Suzuki, T. and Chandrasekharappa, SC.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7 号: 6 ページ: e39297-e39297
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0039297
  • 査読あり
• [雑誌論文] LRPPRC/SLIRP suppresses PNPase-mediated mRNA decay and promotes polyadenylation in human mitochondria. (2012)
  • 著者名/発表者名: Chujo, T., Ohira, T., Sakaguchi, Y., Goshima, N., Nomura, N., Nagao, A. and Suzuki, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 40 号: 16 ページ: 8033-8047
  • DOI: 10.1093/nar/gks506
  • 査読あり
• [雑誌論文] Base methylations in the double-stranded RNA by a fused methyltransferase bearing unwinding activity (2012)
  • 著者名/発表者名: Kimura S., Ikeuchi Y., Kitahara K., Sakaguchi Y., Suzuki T., Suzuki T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: (掲載確定)(印刷中) 号: 9 ページ: 4071-4085
  • DOI: 10.1093/nar/gkr1287
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss of ribosomal RNA modification causes developmental defects in zebrafish (2011)
  • 著者名/発表者名: Higa-Nakamine S, Suzuki T (第2著者) 他7名
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 40 号: 1 ページ: 391-398
  • DOI: 10.1093/nar/gkr700
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular basis of dihydrouridine formation on tRNA (2011)
  • 著者名/発表者名: Yu F, Tanaka Y, Yamashita K, Suzuki T (第4著者), 他4名
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 108 号: 49 ページ: 19593-19598
  • DOI: 10.1073/pnas.1112352108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of an archaeal tRNA modification enzyme TiaS complexed with tRNA^<Ile2> and ATP (2011)
  • 著者名/発表者名: Osawa, T., Inanaga, H., Kimura, S., Terasaka, N., Suzuki, T., Numata T.
  • 雑誌名: Acta Crystallograph Sect F Struct Biol Cryst Commun 巻: 67 号: 11 ページ: 1414-1416
  • DOI: 10.1107/s1744309111034890
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis of tRNA agmatinylation essential for AUA codon decoding (2011)
  • 著者名/発表者名: Osawa T., Kimura S., Terasaka N., Inanaga H., Suzuki T.
  • 雑誌名: Nature Structural & Molcular Biology 巻: 18 号: 11 ページ: 1275-1280
  • DOI: 10.1038/nsmb.2144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biogenesis of 2-agmatinylcytidine catalyzed by the dual protein and RNA kinase TiaS (2011)
  • 著者名/発表者名: Terasaka N., Kimura S., Osawa T., Numata T., Suzuki T.
  • 雑誌名: Nature Structural & Molecular Biology 巻: 18 号: 11 ページ: 1268-1274
  • DOI: 10.1038/nsmb.2121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Taurine-containing uridine modifications in tRNA anticodons are required to decipher non-universal genetic codes in ascidian mitochondria (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki T (第1著者), 他8名
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 286 号: 41 ページ: 35494
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.279810
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human Mitochondrial tRNAs : Biogenesis, Function, Structural Aspects, and Diseases (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki T, Nagao A and Suzuki T
  • 雑誌名: Annu. Rev. Genet 巻: 45 号: 1 ページ: 299-329
  • DOI: 10.1146/annurev-genet-110410-132531
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deficit of tRNA(Lys) modification by Cdkall causes the development of type 2 diabetes in mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Wei FY., Suzuki T., Watanabe S., Kimura S., Kaitsuka T., Fujimura A., Matsui H., Atta M., Michiue H., Fontecave M., Yamagata K., Suzuki T., Tomizawa K.
  • 雑誌名: The Journal of Clinical Investigation 巻: 121 号: 9 ページ: 3598-3608
  • DOI: 10.1172/jci58056
  • 査読あり
• [雑誌論文] Retrograde nuclear import of tRNA precursors is required for modified base biogenesis in yeast (2011)
  • 著者名/発表者名: Ohira, T. and Suzuki, T.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 108 号: 26 ページ: 10502-10507
  • DOI: 10.1073/pnas.1105645108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Actin-binding protein ABP140 is a methyltransferase for 3-methylcytidine at position 32 of tRNAs in Saccharomyces cerevisiae (2011)
  • 著者名/発表者名: Noma A, Yi S, Katoh T, Takai Y, Suzuki T and Suzuki T
  • 雑誌名: RNA 巻: 17 号: 6 ページ: 1111-1119
  • DOI: 10.1261/rna.2653411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human mitochondrial diseases caused by lack of taurine-modification in mitochondrial tRNAs (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki T, Nagao A and Suzuki T
  • 雑誌名: Wiley Interdiscip Rev RNA 巻: 2 号: 3 ページ: 376-386
  • DOI: 10.1002/wrna.65
  • 査読あり
• [学会発表] RNAエピジェネティクスと生命現象 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 勉
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス(滋賀)
  • 年月日: 2013-03-22
  • 招待講演
• [学会発表] RNA修飾の多彩な機能と生命現象 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 勉
  • 学会等名: 武田薬品湘南研究所セミナー
  • 発表場所: 武田薬品湘南研究所(藤沢)
  • 年月日: 2013-03-13
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular pathogenesis of human diseases associated with RNA modification disorder (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 勉
  • 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(福岡)
  • 年月日: 2012-12-13
  • 招待講演
• [学会発表] A cyclic form of N6-threonylcarbamoyladenosine as a widely distributed tRNA hypermodification (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Suzuki
  • 学会等名: XXIV tRNA Conference
  • 発表場所: Olmue, Chile
  • 年月日: 2012-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] Discovery and functional analysis of novel RNA modifications (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Suzuki
  • 学会等名: Invited Seminar in Beijing Institute of Genetics
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2012-10-15
  • 招待講演
• [学会発表] The cyclic form of N6-threonylcarbamoyladenosine (ct6A) as a bona fide hyper-modification of tRNAs in bacteria, lower eukaryotes and plants (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Suzuki
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Conference RNA biology
  • 発表場所: Suzhou, China
  • 年月日: 2012-10-10
  • 招待講演
• [学会発表] RNAとタンパク質をリン酸化する酵素の発見―RNA修飾の生合成と遺伝暗号の解読機構― (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 勉
  • 学会等名: 酵素工学研究会第68回講演会
  • 発表場所: 東大本郷キャンパス（東京）
  • 年月日: 2012-10-05
  • 招待講演
• [学会発表] The cyclic form of N6-threonylcarbamoyladenosine (ct6A) as a bona fide hyper-modification of tRNAs in bacteria, lower eukaryotes and plants (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Suzuki
  • 学会等名: FEBS International Workshop: New Developments in RNA Biology
  • 発表場所: Tavira, Portugal
  • 年月日: 2012-09-02
  • 招待講演
• [学会発表] RNA modifications as naturally-selected chemical diversity involved in various biological processes (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Suzuki
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] ミトコンドリア脳筋症とtRNAのタウリン修飾欠損 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木勉
  • 学会等名: 第223回川崎医学会講演会
  • 発表場所: 倉敷(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] RNA修飾の多彩な機能と生命現象 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木勉
  • 学会等名: 宮崎大学医学部講演会
  • 発表場所: 宮崎(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-24
• [学会発表] Biogenesis and function of 2-agmatinylcytidine found at the wobble position of archaeal tRNA^<Ile> (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Suzuki
  • 学会等名: ISNAC2011第38回国際核酸化学シンポジウム
  • 発表場所: 札幌(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] RNAマススペクトロメトリー (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木勉
  • 学会等名: ヒューマンサイエンス財団セミナー
  • 発表場所: 東京(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-06
• [学会発表] RNA修飾の生合成から細胞内の化学反応を学ぶ (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木勉
  • 学会等名: 生体機能関連化学部会「若手フォーラム」
  • 発表場所: つくば(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-11
• [学会発表] マイクロRNAと核酸医薬のマススペクトロメトリー (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木勉
  • 発表場所: 箱根(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-11
• [備考] タンパク質合成に必須なtRNAの修飾構造を解明 -40年前に決定された化学構造は分解物であった-
  • URL: http://www.t.u-tokyo.ac.jp/epage/release/2012/12122001.html
• [備考] 東大、タンパク質合成に必須なtRNAの新規修飾構造を発見・解明
  • URL: http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=326829lindID=5
• [備考] タンパク質合成に必須なtRNA修飾の化学構造が決定された
  • URL: http://first.lifesciencedb.jp/archives/6418
• [備考] Essential tRNA modification stands in....
  • URL: http://59.106.161.11/en/todai-research/research-news/essential-trna-modification-stands-in-the-spotlight/
• [備考]
  • URL: http://www.u-tokyo.ac.jp/public/public01_231017_j.html
• [備考]
  • URL: http://first.lifesciencedb.jp/archives/3819#more-3819