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2020 年度 実績報告書

哺乳類ミトコンドリアの新生ペプチド鎖リボソーム複合体の構造解析

研究課題

研究課題/領域番号 18K06054
研究機関東京大学

研究代表者

富田 野乃 (竹内野乃)  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (80323450)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード翻訳 / 哺乳類ミトコンドリア / リボソーム / 新生ペプチド鎖
研究実績の概要

近年、ミトコンドリア翻訳因子の病的変異が相次いで同定されており、またミトコンドリアのリボソームや翻訳因子に誤作用して副作用をもたらす薬剤も報告されている。ミトコンドリアリボソームの機能構造相関を解明する必要性が高まっている。リボソームのペプチドトンネルは、新生ペプチド鎖のプロセシングや折りたたみ、細胞内輸送などの制御をになう場でもある。ペプチドトンネルは多くの抗生物質の結合部位となっており、医療応用の観点からもその構造を理解することは重要である。本研究課題では、ミトコンドリアリボソームのペプチドトンネルの構造を明らかにするとともに、新生ペプチド鎖とペプチドトンネルの相互作用について知見を得ることを目指した。
哺乳類ミトコンドリア翻訳系を再構築し、連続プロリン配列を介した翻訳停止を利用して新生ペプチド鎖リボソーム複合体(ribosome-nascentchain complex, RNC)を形成することに成功した(Lee, 2021)。更に、翻訳反応条件(Mgおよびポリアミン濃度) や新生ペプチド鎖の長さについて検討を行い、安定にRNCを得る条件を決定した。バクテリアや真核細胞細胞質のリボソームでは、新生ペプチド鎖の長さが約50アミノ酸以上でそのN末端がペプチドトンネルの外に露出することが知られている。ミトコンドリアリボソームでは、およそ80アミノ酸以上で露出することが明らかになり、ミトコンドリアリボソームのトンネル出口のvestibule構造が広く、新生鎖がvestibuleですでにフォールディングを開始する可能性が示唆された。本研究課題により、新生ペプチド鎖の配列や長さを制御しながらRNCを調製することが可能になった。様々なRNCを調製しており、これらの構造を決定することにより、薬剤デザイン等に有用な知見が得られると期待される。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] IMPB, Charite(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      IMPB, Charite
  • [雑誌論文] Reconstitution of yeast translation elongation and termination in vitro utilizing CrPV IRES-containing mRNA2020

    • 著者名/発表者名
      Abe Taisho、Nagai Riku、Imataka Hiroaki、Takeuchi-Tomita Nono
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 167 ページ: 441~450

    • DOI

      10.1093/jb/mvaa021

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] In vitro yeast reconstituted translation system reveals function of eIF5A for synthesis of long polypeptide2020

    • 著者名/発表者名
      Abe Taisho、Nagai Riku、Shimazaki Shunta、Kondo Shunta、Nishimura Satoshi、Sakaguchi Yuriko、Suzuki Tsutomu、Imataka Hiroaki、Tomita Kozo、Takeuchi-Tomita Nono
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 167 ページ: 451~462

    • DOI

      10.1093/jb/mvaa022

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reconstitution of mammalian mitochondrial translation system capable of correct initiation and long polypeptide synthesis from leaderless mRNA2020

    • 著者名/発表者名
      Lee Muhoon、Matsunaga Noriko、Akabane Shiori、Yasuda Ippei、Ueda Takuya、Takeuchi-Tomita Nono
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 49 ページ: 371~382

    • DOI

      10.1093/nar/gkaa1165

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 哺乳類ミトコンドリアタンパク質合成系の試験管内再構成と分子機構2021

    • 著者名/発表者名
      富田(竹内)野乃
    • 学会等名
      日本ミトコンドリア学会年会
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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