| 研究課題/領域番号 |
17J00982
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
高松 世大 北海道大学, 生命科学院, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| キーワード | シロイヌナズナ / リボソームタンパク質 / リボソーム出口トンネル / リボソーム停滞 / 新生ポリペプチド鎖 / シロイヌナズナ細胞抽出液 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，新生ポリペプチド鎖に依存したリボソーム停滞機構の解明を目指し，特にリボソームタンパク質uL4に着目して以下の研究を進めた．
（1）新生ポリペプチド鎖依存的なリボソーム停滞へのuL4の関与
リボソームタンパク質uL4はループ構造を有し，新生ポリペプチド鎖の通り道（出口トンネル）を形成する．リボソームの活性中心から出口に1/3程度（10アミノ酸程度）進んだところに，uL22とともにuL4のループ構造が突き出し，狭窄部位が形成される．本研究では，uL4のループ領域にさまざまな変異をもつuL4-FLAG遺伝子を発現するシロイヌナズナ株を材料とした．これらの株から無細胞翻訳系を作製し，複数の制御性ポリペプチド鎖に依存したリボソーム停滞への狭窄部位の関与を評価した．その結果，uL4のループ領域への変異は対象となる配列により異なる結果を示した．また，短いポリペプチド鎖に依存したリボソーム停滞には影響を与えなかった．新生ポリペプチド鎖に依存したリボソーム停滞にリボソーム狭窄部位が関与する生化学的証拠を示しただけでなく，多様な配列をもつ制御性ポリペプチド鎖が狭窄部位に異なる形で作用し，リボソーム停滞を誘導することを見出した．
（2）機能不全リボソームタンパク質によるリボソームストレス応答
前年度の解析から，ループ領域の大部分を欠く改変型uL4-FLAGを発現するシロイヌナズナ株では，葉の形態異常が見られた．生化学的解析により改変型リボソームタンパク質の機能を評価したところ，遊離のリボソームタンパク質でなく，リボソームサブユニットへの結合が示唆されたが，いまだ機能不全かどうかを示す結果は得ていない．また，RNA-seq解析の結果，コントロール株に比べて改変型uL4-FLAGを発現するシロイヌナズナ株ではいくつかの転写因子の発現が上昇しており，リボソームストレス応答が示唆された．
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| 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
本年度は，リボソーム停滞を誘導する制御性ポリペプチド鎖の中でも，リボソーム内部で狭窄部位と相互作用できないほどに短い配列（10アミノ酸以下）を新たに解析対象に加えた．その結果，これらの制御では，uL4のループ領域の変異に依存せず，野生型リボソームと同様にリボソーム停滞が誘導されることを示すことができた．前年度に明らかとなった機能不全と考えられる改変型リボソームタンパク質の機能解析を進め，興味深いことにリボソームサブユニットへの結合を示唆する結果を得た．また，葉の形態異常に加え，改変型リボソームタンパク質を発現するシロイヌナズナ株では，他の段階でさらなる異常を示すデータも得られた．ただ，今年度に予定したリボソームタンパク質uL22変異体を用いた解析が進まず，次年度へ繰り越しとなった．
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は，リボソームタンパク質uL22に着目し，新生ポリペプチド鎖に依存したリボソームの停滞への関与を検証し，学術論文の投稿準備を進める．また，ループ領域を大きく欠いた改変型uL4を用いた解析を進め，リボソームタンパク質の機能異常が発生・発達段階へ及ぼす影響を検証する．uL4のループ領域に小さな変異をもつシロイヌナズナ株を材料としたリボソームプロファイリング解析を行い，リボソーム狭窄部位を介して発現制御される遺伝子を同定し，生理学的意義を考察する．
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