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2017 年度 実績報告書

mRNAの局在化に働く新生鎖の機能解析

計画研究

研究領域新生鎖の生物学
研究課題/領域番号 26116006
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

河野 憲二  奈良先端科学技術大学院大学, 研究推進機構, 特任教授 (50142005)

研究分担者 木俣 行雄  奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 准教授 (60263448)
研究期間 (年度) 2014-07-10 – 2019-03-31
キーワード蛋白質 / 翻訳休止 / 小胞体ストレス応答 / 新生鎖
研究実績の概要

本研究は,翻訳休止(ポージング)により起こる,翻訳途上蛋白質とリボソームの品質管理機構,また翻訳レベルでの新生鎖とリボソームの生理機能について明らかにすることを目的とする。モデル蛋白質として,哺乳動物細胞の小胞体ストレス応答に重要なXBP1uの翻訳休止によるXBP1u mRNAの小胞体膜への輸送機構を解明する。小胞体膜への輸送のためには、「疎水性領域(HR2)と翻訳休止配列(PS)の2つが必要であり、翻訳休止時にHR2にシグナル識別粒子(SRP)が結合することが重要であること」が今までの研究で明らかになっている。今回は翻訳休止がどのような機構によるのかについて重点的に解析した。翻訳休止を起こしているXBP1uのPSはリボソームトンネル内にある。光架橋法によりトンネル内のXBP1uと結合しているタンパク質を免疫沈降-質量分析を用いて解析した結果、トンネル内表層に分布していると予想されるリボソームタンパク質としてRPL3, RPL4, RPL7の3つの候補が上がって来た。これらのタンパク質をノックダウンすると翻訳休止しているバンドだけが減ることから、XBP1uがリボソームタンパク質と直接相互作用することにより休止していることが強く示唆された。また翻訳休止を起こしているときにリボソームトンネル内に位置する領域をMal-PEG法により調べたところ、XBP1uのM(260)はP siteに位置し、そこから上流30アミノ酸残基までは完全にトンネル内に、30-40残基部分は一部修飾を受けることから出たり入ったりしている可能性が高いと考えられた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

XBP1uは翻訳休止をしている時に、リボソームトンネル内に位置する30-40アミノ酸の領域が、リボソームタンパク質RPL3, RPL4, RPL7などと直接相互作用して翻訳休止を起こしていることが強く示唆される結果を得た。さらに翻訳休止を起こすことが知られている正電荷をもつアミノ酸クラスター(Arg残基が30個連続した領域)の翻訳休止にはRPL39も関っていることが分かったが、XBP1uの翻訳休止にRPL39は関与しないことから、両者の翻訳休止機構は同じではないことが示唆された。また、翻訳休止が起こることにより、HR2領域がSRPに認識されるという新しい機構もわかってきたので、計画は予定通り順調に進んでいると判断した。

今後の研究の推進方策

XBP1uによる翻訳休止にリボソームタンパク質との相互作用が関わっていることが示唆されたので、その仮説を実証するために、RPL4の点変異を導入し、その変異では通常のタンパク質合成には影響が出ないが、XBP1uの翻訳休止のみが抑制されることを示したい。また、相互作用して翻訳休止が起こるにも関わらず、再び合成が再開する機構は全くわかっていない。ヒト由来の精製した因子でタンパク質合成を行える無細胞翻訳系があるので、その系でXBP1uの翻訳休止と翻訳再開が起こるかどうかを調べる予定である。翻訳再開に翻訳系以外の因子が関わっていれば非常に興味深い。もし翻訳マシナリー以外の因子が必要であるならば、この無細胞系を利用して必要な因子は何なのかを検索する。またHR2配列とPS配列との距離により小胞体膜への挿入が制御されているかどうか、その時のXBP1uの安定性、細胞内の局在などを、種々の変異型XBP1uを作製して調べる予定である。翻訳休止とペプチド鎖伸長因子2(eEF2)との関連も調べる予定である。

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Harvard Medical School/University of California, SF(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Harvard Medical School/University of California, SF
  • [国際共同研究] University of Cambridge(United Kingdom)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Cambridge
  • [雑誌論文] 4-Phenylbutyrate suppresses the unfolded protein response without restoring protein folding in Saccharomyces cerevisiae2018

    • 著者名/発表者名
      Mai Chi Thanh、Le Quynh Giang、Ishiwata-Kimata Yuki、Takagi Hiroshi、Kohno Kenji、Kimata Yukio
    • 雑誌名

      FEMS Yeast Research

      巻: 18 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1093/femsyr/foy016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification and functional study of the endoplasmic reticulum stress sensor IRE1 in Chlamydomonas reinhardtii2018

    • 著者名/発表者名
      Yamaoka Yasuyo、Choi Bae Young、Kim Hanul、Shin Seungjun、Kim Yeongho、Jang Sunghoon、Song Won-Yong、Cho Chung H.、Yoon Hwan Su、Kohno Kenji、Lee Youngsook
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 94 ページ: 91~104

    • DOI

      10.1111/tpj.13844

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] IRE1-XBP1 pathway regulates oxidative proinsulin folding in pancreatic β cells2018

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya Yuichi、Saito Michiko、Kadokura Hiroshi、Miyazaki Jun-ichi、Tashiro Fumi、Imagawa Yusuke、Iwawaki Takao、Kohno Kenji
    • 雑誌名

      The Journal of Cell Biology

      巻: 217 ページ: 1287~1301

    • DOI

      10.1083/jcb.201707143

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Defective ATG16L1-mediated removal of IRE1α drives Crohn’s disease-like ileitis2017

    • 著者名/発表者名
      Tschurtschenthaler M., Kohno K., Iwawaki T., Ron D., Blumberg R.S., Kaser A. et al.(22人中12番目)
    • 雑誌名

      The Journal of Experimental Medicine

      巻: 214 ページ: 401~422

    • DOI

      10.1084/jem.20160791

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ectopic expression of the transcription factor MafB in basal keratinocytes induces hyperproliferation and perturbs epidermal homeostasis2017

    • 著者名/発表者名
      Miyai Masashi、Tsunekage Yukino、Saito Michiko、Kohno Kenji、Takahashi Kenzo、Kataoka Kohsuke
    • 雑誌名

      Experimental Dermatology

      巻: 26 ページ: 1039~1045

    • DOI

      10.1111/exd.13364

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 4μ8C inhibits insulin secretion independent of IRE1α RNase activity2017

    • 著者名/発表者名
      Sato Hitomi, Shiba Yoko, Tsuchiya Yuichi, Saito Michiko, Kohno Kenji
    • 雑誌名

      Cell Structure and Function

      巻: 42 ページ: 61~70

    • DOI

      10.1247/csf.17002

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nicotinamide phosphoribosyltransferase delays cellular senescence by upregulating SIRT1 activity and antioxidant gene expression in mouse cells2017

    • 著者名/発表者名
      Khaidizar Fiqri D.、Nakahata Yasukazu、Kume Akira、Sumizawa Kyosuke、Kohno Kenji、Matsui Takaaki、Bessho Yasumasa
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 22 ページ: 982~992

    • DOI

      10.1111/gtc.12542

    • 査読あり
  • [学会発表] Molecular mechanism of XBP1u translational pausing2017

    • 著者名/発表者名
      Miku Ohfurudono, Ash-way Sogawa, Yukio Kimata, Kenji Kohno
    • 学会等名
      EMBO Conference: Protein quality control
    • 国際学会
  • [学会発表] Translational pausing in the ER stress signaling2017

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kohno
    • 学会等名
      International Symposium on Protein Quality Control
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Translational pausing in the ER stress signaling2017

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kohno
    • 学会等名
      FASEB Science Research Conferences
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The role of translational pausing in the delivery of XBP1u mRNA to the ER via the SRP pathway2017

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Koike, Satoshi Kanda, Kota Yanagitani, Kenji Kohno
    • 学会等名
      第17回日本蛋白質科学会ワークショッップ
    • 招待講演
  • [学会発表] Unfolded protein response-オルガネラ異常検知メカニズム-2017

    • 著者名/発表者名
      木俣行雄
    • 学会等名
      日本植物学会第81回大会シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 小胞体における新生鎖の品質管理2017

    • 著者名/発表者名
      河野憲二
    • 学会等名
      新学術領域研究「新生鎖の生物学」平成29年度第1回班会議
  • [学会発表] in vitro、in vivo 解析を用いたジフタミド修飾の生理的意義の解明2017

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Koike, Satomi Nukada, Reina Yamada, Takashi Akanuma, Michiko Saito, Masato Igawa, Kenji Kohno
    • 学会等名
      新学術領域研究「新生鎖の生物学」平成29年度第1回班会議
  • [学会発表] 膜タンパク質の折り畳み不全による小胞体ストレス応答惹起2017

    • 著者名/発表者名
      木俣行雄
    • 学会等名
      新学術領域研究「新生鎖の生物学」平成29年度第1回班会議
  • [学会発表] XBP1u の翻訳休止におけるリボソームタンパク質の関与2017

    • 著者名/発表者名
      大古殿美加, 曽川愛守榮, 木俣行雄, 河野憲二
    • 学会等名
      新学術領域研究「新生鎖の生物学」平成29年度第1回班会議
  • [学会発表] XBP1sタンパク質における転写活性化ドメインの同定2017

    • 著者名/発表者名
      小池雅昭, 野坂祐, 河野憲二
    • 学会等名
      第12回小胞体ストレス研究会
  • [学会発表] ムチン産生に関わる小胞体ストレスセンサーIRE1βはIRE1αとは異なるリン酸化制御を受ける2017

    • 著者名/発表者名
      都留秋雄, 坪山恭之, 大澤祐介, 河野憲二
    • 学会等名
      第12回小胞体ストレス研究会
  • [学会発表] 膵島β細胞でのIRE1α-XBP1経路の生理的活性化の意義2017

    • 著者名/発表者名
      土屋雄一, 斉藤美知子, 門倉広, 宮崎純一, 田代文, 今川佑介, 岩脇隆夫, 河野憲二
    • 学会等名
      第12回小胞体ストレス研究会
  • [学会発表] Activation of yeast Ire1 upon diauxic shift2017

    • 著者名/発表者名
      Tran Minh Duc, 木俣行雄
    • 学会等名
      第12回小胞体ストレス研究会
  • [学会発表] ペプチド鎖伸長因子2に形成されるジフタミドの生理的意義の解明2017

    • 著者名/発表者名
      小池雅昭, 額田知実, 山田麗奈, 赤沼啓志, 斉藤美知子, 伊川正人, 河野憲二
    • 学会等名
      第69回日本細胞生物学会
  • [学会発表] 小胞体ストレスセンサーIRE1βの活性化においてリン酸化が果たす複数の役割2017

    • 著者名/発表者名
      都留秋雄, 坪山恭之, 大澤祐介, 河野憲二
    • 学会等名
      生命科学系学会合同年次大会(ConBio2017)
  • [学会発表] 哺乳動物細胞におけるXBP1u の機能性翻訳休止機構の解明2017

    • 著者名/発表者名
      大古殿美加, 曽川愛守榮, 木俣行雄, 河野憲二
    • 学会等名
      生命科学系学会合同年次大会(ConBio2017)
  • [備考] 河野特任研究プロジェクト

    • URL

      http://www.naist.jp/iri/kouno/

  • [備考] 河野特任研究プロジェクト

    • URL

      https://www.facebook.com/naist.kohnolab/

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-28  

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