tmRNAによるトランス翻訳機構

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14035201
• 研究機関: 弘前大学
• 研究代表者: 武藤 あきら 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (80034635)
• 研究分担者: 饗場 弘二 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20025662)
• キーワード: tmRNA / トランス翻訳 / mRNA decay / 大腸菌 / 枯草菌 / リボソーム / 抗生物質 / タンパク質品質管理

研究概要

トランス翻訳機構:tmRNAとトランス翻訳に対する各種抗生物質の作用をin vivoおよびin viro系で解析を行い、抗生物質のひとつParomomycinがtmRNAに直接結合すること、トランス翻訳においてタグ翻訳のフレームシフトを引き起こすことを明らかにした。また大腸菌と好熱菌の単離した成分のみによるin vitroトランス翻訳系を確立し、反応の各ステップのリボソーム複合体を精製した。これをもちいて構造解析を試みている。
トランス翻訳反応の生理的機能:トランス翻訳の反応産物を生産するtmRNA変異体を作成することにより、その検出が可能なin vivo系を枯草菌、大腸菌を用いて確立、トランス翻訳の標的タンパク質のいくつかを明らかにした。現在それら標的タンパク質のトランス翻訳を受ける生理的意義とマススペクトル分析による翻訳の切り替え位置の解析等から、カタボライト抑制にこの機構が関与していることを明らかにした。
一方、トランス翻訳が枯草菌の胞子形成に関与することを見つけ、その原因を追及したところ、胞子形成過程の後期におけるシグマK因子遺伝子の形成に関わるDNA再編成にtmRNAが必要であることが明らかになった。
また、トランス翻訳が終止コドンを無くしたmRNA(non-stop mRNA)の分解に働くことを明らかにし、単に出来損なったタンパク質の分解(品質管理)ばかりでなく、mRNAの品質管理にも働くことを明らかにした。また、翻訳が滞ったリボソーム上のA-siteでmRNAの切断が起きる事を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Participation of 3'-to-5' Exoribonucleases in the turnover of Bacillus subtilis Messenger RNA (2005)
  • 著者名/発表者名: Oussenko, I., Abe, T., Ujiie, H., Muto, A., Bechhofer, D.A.
  • 雑誌名: J.Bacteriology 187(in press)
• [雑誌論文] Implication of membrane localization of target mRNA in the action of a small RNA : mechanism of post-transcriptional regulation of glucose transporter in Escherichia coli. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto H, Morita T, Shimizu, Inada T, Aiba H.
  • 雑誌名: Genes & Development 19 ページ: 328-338
• [雑誌論文] A minimum structure of aminoglycosides that causes an initiation shift of trans-translation (2004)
  • 著者名/発表者名: Konno, T., Takahashi, T., Kurita D., Muto, A., Himeno, H
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 32 ページ: 4119-4126
• [雑誌論文] Isolation of eight novel Caenorhabditis elegans small RNAs (2004)
  • 著者名/発表者名: Wachi, M., Ogawa, T., Yokoyama, K., Hokii, Y., Shimoyama, M., Muto, A., Ushida, C.
  • 雑誌名: Gene 335 ページ: 47-56
• [雑誌論文] A novel GTPase activated by the small subunit of ribosome (2004)
  • 著者名/発表者名: Himeno, H., Hanawa-Suetsugu, K., Kimura, T., Takagi, K., Sugiyama, W., Shirata, S., Mikami, T., Odagiri, F., Osanai, Y., Watanabe, D., Goto, S., Kalachnyuk, L., Ushida, C., Muto, A.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 32 ページ: 5303-5309
• [雑誌論文] 翻訳と共役した蛋白質品質管理システム:トランストランスレーション (2004)
  • 著者名/発表者名: 姫野俵太, 武藤 あきら
  • 雑誌名: 蛋白質核酸酵素 49 ページ: 1062-1066
• [雑誌論文] Nascent-peptide-mediated ribosome stalling at a stop codon induces mRNA cleavage resulting in nonstop mRNA that is recogized by tmRNA (2004)
  • 著者名/発表者名: Sunohara, T, Jojima, K., Yamamo Y., Inada, T., Aiba, H.
  • 雑誌名: RNA 10 ページ: 378-386
• [雑誌論文] Ribosome stalling during translation elongation induces cleavage of mRNA being translated in Escherichia coli (2004)
  • 著者名/発表者名: Sunohara, T., Jojima, K., Tagami, K, Inada, T., Aiba, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 15368-15375
• [雑誌論文] Enolase in the RNA degradosome plays a crucial role in the rapid decay of glucose transporter mRNA in the response to phosphosugar stress in Escherichia coli. (2004)
  • 著者名/発表者名: Morita T, Kawamoto H, Mizota, Inada T, Aiba H.
  • 雑誌名: Mol.Microbiol. 54 ページ: 1063-1075
• [雑誌論文] トランストランスレーションはどのようなときに起きるのか (2004)
  • 著者名/発表者名: 阿保達彦, 稲田利文, 饗場弘二
  • 雑誌名: 蛋白質核酸酵素 49 ページ: 1067-1068