| 研究領域 | 新生鎖の生物学 |
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| 研究課題/領域番号 |
26116008
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| 研究機関 | 京都産業大学 |
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研究代表者 |
千葉 志信 京都産業大学, 総合生命科学部, 准教授 (20523517)
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| 研究分担者 |
伊藤 維昭 京都産業大学, 研究機構, シニアリサーチフェロー (90027334)
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| 研究期間 (年度) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| キーワード | 翻訳アレスト / タンパク質局在化 / リボソーム |
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| 研究実績の概要 |
我々は、翻訳の途上で生理機能を発揮する新生鎖（働く新生鎖）である枯草菌MifMや大腸菌SecMを発見し、以来、新生鎖の生理機能と分子機構の解明を目指して研究を行ってきた。枯草菌MifMは、そのC末端付近の特定のアミノ酸配列（アレストモチーフ）を介して自身を合成するリボソームに働きかけ、そのPTC付近やペプチド鎖排出トンネルにあるリボソーム成分と相互作用することで自身の翻訳伸長をアレストする。また、N末端にある膜挿入シグナルがYidC依存的に膜挿入されると、おそらくそれに伴う「引っ張り力」によって、翻訳アレストが解除される。
前年度までに行った研究から、MifMが、これまで見出されていなかった新たな相互作用（リボソームの表面との相互作用を含む）によって翻訳アレストを安定化させていることが示唆されていた。本年度は、さらなる網羅的な解析から、この相互作用の重要性やその性質などの存在を明確化し、これまでの結果と併せて論文投稿を行った。
SecMやMifMのアレスト解除はそれぞれの持つN末端領域が細胞装置に引っ張られることで引き起こされることが示唆されている。このことを利用し、新たな力学センサーを構築すべく、これらの因子のN末端領域のシステマティックな改変を行ってきた。前年度までに行った研究から、トランスポゾンを利用した方法が有効であるとの予備的結果が得られつつあったが、本年度は、その方法によって得られてきた様々な融合遺伝子について、個々の解析を進めている。予備的な結果ではあるが、新たな原理で翻訳アレストを解除している可能性のあるものもが得られたかも知れず、確認実験を進めている。
バイオインフォマティクスを駆使し、新規の「働く新生鎖」を探索したところ、新たに3種類の因子が翻訳アレストを起こすものとして同定された。個々の因子について、遺伝学的にその性質を解析している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
（１）昨年度までのMifMの解析から、この因子がリボソーム内部のみならずその表面とも相互作用をして自身の翻訳伸長を制御することが示された。この結果は、これまでの新生鎖-リボソーム相互作用の一般的な見方を拡張する重要な知見である。そのことを示すin vivoおよびin vitroでの解析を加え、論文投稿を済ませた段階まで進展した。
（２）翻訳アレストエレメントを流用した力学センサーの構築を目指すプロジェクトで、トランスポゾンを用いたアレスト解除エレメントの探索により、様々なアレスト解除エレメントになり得るものが得られた。さらに、その中には、これまでとは異なる原理で翻訳アレストを解除するものが含まれるを示唆する予備的な結果も得られつつあり、今のところ期待通りに進展している。
（３）前述したとおり、バイオインフォマティクスを駆使した探索から、新たに3つの翻訳アレスト因子が見出された。in vivo、in vitroの解析から、これらが実際に翻訳アレストを起こす活性を有することが示された。
（１）、（２）のプロジェクトはいずれも順調に進展しており、さらに、（３）については、このようなものが見出されることが、研究計画時には予想されていなかったことから、「当初の計画以上に進展している」とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度まで、翻訳アレストモチーフと翻訳アレスト解除エレメントの組み合わせにより多様な力学センサーを構築するプロジェクトを進展させてきたが、今年度も引き続き、翻訳アレストの解除エレメントの探索を行う。また、これまで得られてきた解除エレメントならびに今後得られると期待されるものについて、その解除メカニズムを個別に解明する。また、スクリーニングで得られた因子の類似タンパク質について、同様のアレスト解除効果が見られるかどうか検討を行う。
新たに得られた3つの新規アレスト因子について、遺伝学的、生化学的解析を行い、翻訳アレストに重要と思われるアミノ酸残基や配列などの要素を明らかにする。また、翻訳アレスト機構を明らかにするために、翻訳アレスト状態の解析を行い、翻訳伸長のどのような過程を阻害しているのかについて手がかりを得る。さらに、その翻訳アレストの解除にどのような要素が必要であるのかについても、遺伝学的な解析を行うことで明らかにする。
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