蛋白質合成素過程の解析とポリアミンの役割

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12029203
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 五十嵐 一衛 千葉大学, 薬学部, 教授 (60089597)
• キーワード: Cya mRNA / 開始コドンUUG / ポリアミン / eIF4G / Cap / IRES / ODC mRNA

研究概要

1.ポリアミン(プトレスシン、スペルミジン、スペルミン)が細胞増殖を促進する際、RNAポリメラーゼ(α2ββ')のプロモーター認識がポリアミンによりどのように変化するかを、7種のσ因子量を測定することにより検討した。その結果、σ^<28>因子の量がポリアミンにより4倍増加することが明らかになった。ポリアミンの効果は翻訳レベルであることが明らかとなっているが、σ^<28>因子の場合は蛋白質レベルだけでなくmRNAレベルでも増加していた。従って、σ^<28>因子の合成量をコントロールしている諸因子の合成量を測定したところ、アデニレートシクラーゼの合成がポリアミンにより翻訳レベルで上昇していることが明らかとなった。蛋白質合成速度はShine-Dalgarno(SD)配列と開始コドンに依存しているが、アデニレートシクラーゼの開始コドンは通常のAUGではなくUUGであった。ポリアミンはこの効率の悪いUUG依存のfMet-tRNAのリボソームへの結合を促進することが明らかとなった。
2.動物細胞の蛋白質合成開始の律速段階は、40Sリボソーム亜粒子がmRNAの5'-末端のCapから開始コドンAUGまでmRNA上をスキャニングする過程である。この過程は、eIF4F(4A、4E、4G複合体)と、eIF4Bによるヘリカーゼにより触媒される。私たちはeIF4Gの過剰産生株ががん化を引き起こすことを見出し、eIF4Gが過剰産生された場合に蛋白質合成がどのように変化するか検討した。その結果、RNAヘリカーゼ活性が増加し、Cap依存の蛋白質合成が上昇すると同時に、IRES(internal ribosome entry site)依存の蛋白質合成も上昇することを明らかにした。また、オルニチン脱炭酸酵素(ODC)mRNAの5'-UTR(5'-untranslated region)領域にIRESが存在することを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Igarashi,K,and Kashiwagi,K.: "Polyamines : Mysterious modulators of cellular functions(Review)"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 271. 559-564 (2000)
• [文献書誌] Sakata,K. et al.: "Properties of a polyamine transporter regulated by antizyme."Biochem.J.. 347. 297-303 (2000)
• [文献書誌] Hayashi,S. et al.: "Increase in Cap- and IRES-dependent protein synthesis by overproduction of translation initiation factor eIF4G."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 277. 117-123 (2000)
• [文献書誌] Kashiwagi,K. et al.: "Identification of the putrescine recognition site on polyamine transport protein PotE."J.Biol.Chem.. 275. 36007-36012 (2000)
• [文献書誌] Tomitori,H. et al.: "Multiple polyamine transport systems on the vacuolar membrane in yeast."Biochem.J.. 353. 681-688 (2001)
• [文献書誌] Yoshida,M. et al.: "Polyamine enhancement of the synthesis of adenylate cyclase at the translational level and the consequential stimulation of the synthesis of the RNA polymerase σ^<28> subunit."J.Biol.Chem.. 276(in press). (2001)