翻訳とmRNA動態を制御する新規G蛋白質群の機能

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14035214
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 星野 真一 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 講師 (40219168)
• 研究分担者: 荒木 保弘 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助手 (60345254) ; 仁科 博史 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助教授 (60212122) ; 堅田 利明 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 教授 (10088859)
• キーワード: G蛋白質 / 翻訳終結 / mRNA動態 / 翻訳終結 / リボソーム / ポリA結合蛋白質 / 脱アデニル化

研究概要

G蛋白質GSHTファミリーは、翻訳伸長因子EF1αと相同なC末端側領域に加えて、ファミリー間で相同性の低いN末端領域を有する。先に我々は、GSPTがC領域を介して終止コドンを認識する翻訳終結因子eRF1と結合しeRF3として機能することを、さらにN領域を介してポリA尾部結合蛋白質であるPABPの機能を制御することを報告した。平成14年度においては、主に酵母を用いた解析から、GSPTファミリーによるmRNAの分解制御についてさらに検討を加え以下の知見を得た。
1、mRNA分解の律速段階はポリA尾部の短縮化にあるが、GSPTのN領域欠失変異体ではmRNAのポリA鎖の短縮化が阻害され、引き続くmRNA分解が遅延した。すなわち、GSPTは翻訳終結において、そのC領域を介してeRF1を終止コドンに運搬して翻訳を終結させた後、さらにN領域を介してPABPと相互作用し、翻訳を終えたmRNAの分解を促進するという、GTP蛋白質が介在する新規のシグナル伝達経路が証明された。2、GSPTとeRF1との結合はGSPTへのGTPの結合を必要とし、一方のGSPTとPABPとの結合はGSPTへのヌクレオチド結合に非依存的であった。3、mRNA分解は翻訳終結反応と共役しており、この共役はGSPTによって伸介された。4、さらにGSPTとPABPとの相互作用は、5'-キャップ構造と3'-ポリA尾部によるmRNAの環状化に依存した翻訳の効率化にも影響を与え、リボソームの再雇用に積極的な役割を果たすことを見出した。5、eRF3と最も相同性の高いG蛋白質eRFSは、そのC末端側領域でeRF1に類似の分子eRFLとGTP依存的に結合し、一方のN末端領域は、解糖系酵素のGAPDHとの結合を介して特定(AU-rich)のエレメントを有するmRNAの動態を制御する可能性を見出した。

研究成果

• [文献書誌] N.Uchida, S.Hoshino, H.Imataka, N.Sonenberg, T.Katada: "A novel role of the mammalian GSPT/eRF3 associating with poly(A)-binding protein in cap/poly(A)-dependent translation"J. Biol. Chem.. 277. 50286-50292 (2002)
• [文献書誌] K.Saito, J.Murai, H.Kajiho, K.Kontani, H.Kurosu, T.Katada: "A novel binding protein composed of homophilic tetramer exhibits unique properties for the small GTPase Rab5"J. Biol. Chem.. 277. 3412-3418 (2002)
• [文献書誌] K.Kontani, M.Tada, T.Ogawa, T.Okai, K.Saito, Y.Araki, T.Katada: "Di-Ras : A distinct subgroup of Ras-family GTPases with unique biochemical properties"J. Biol. Chem.. 277. 41070-41078 (2002)
• [文献書誌] D.Kitagawa, S.Tanemura, S.Ohata, N.Shimizu, J.Seo, G.Nishitai, et al.: "Activation of extracellular signal-regulated kinase by ultraviolet is mediated through Src-dependent epidermal growth factor receptor phosphorylation"J. Biol. Chem.. 277. 366-371 (2002)
• [文献書誌] 荒木保弘, 星野真一, 堅田 利明: "真核細胞のmRNA動態を制御する新規Gタンパク質ファミリー"実験医学. 20. 150-157 (2002)
• [文献書誌] 星野真一: "GSPTファミリーによる遺伝子発現制御"生化学. 74. 1343-1348 (2002)