異常翻訳に起因する品質管理機構におけるリボソームのユビキチン化制御

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19J11326
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 杉山 誉人 東北大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2019-04-25 – 2021-03-31
• キーワード: リボソーム / 翻訳 / ユビキチン化 / Ccr4-Not / ZNF598

研究実績の概要

採用第二年度では、翻訳速度遅延時におけるリボソームのユビキチン化制御について解析を行った。
リボソームによる翻訳反応は一定の速度ではなく、緩急をつけて行われている。この翻訳速度の変化は、リボソームへのアミノアシルtRNAのリクルートのしやすさに依存しており、コドン至適度として定義づけられている。また、翻訳速度を遅延させる非至適コドンに富んだmRNAの安定性は相対的に低いことが報告されている。申請者の所属研究室では、国際共同研究により、コドン至適度に依存したmRNA分解は、遺伝子発現を広範に制御するCcr4-Not複合体により誘導されていることを昨年度までに明らかにし、今年度報告した。申請者は、Ccr4-Not複合体の構成成分であるNot4によるリボソームタンパク質eS7のユビキチン化が本反応に重要であることを明らかにした。
また、翻訳伸長反応を阻害するmRNA配列の翻訳は、リボソームの動きを停止させることが明らかになっている。リボソームの衝突は、その mRNA 由来の合成途上のペプチド鎖が産生されないだけではなく、後続のリボソームによる翻訳を阻害するために、細胞にとって有害である。細胞は、これを回避するためにRibosome-associated Quality Control(RQC)と呼ばれる品質管理機構を備えており、異常翻訳を解消している。申請者は、昨年度までに哺乳類細胞におけるRQC関連因子を同定し、今年度はRabbit Reticulocyte Lysateによる試験管内翻訳系を用いたRQC反応の再構成を行なった。その結果、衝突リボソームは、ZNF598によるリボソームタンパク質uS10のK63型ポリユビキチン化を受けること、さらにこの反応がhRQT複合体に依存した解離反応に必要であることを明らかにした。本成果は論文投稿準備中である。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ミュンヘン大学(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: ミュンヘン大学
• [国際共同研究] ケースウエスタンリザーブ大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ケースウエスタンリザーブ大学
• [雑誌論文] The Ccr4-Not complex monitors the translating ribosome for codon optimality (2020)
  • 著者名/発表者名: Buschauer Robert、Matsuo Yoshitaka、Sugiyama Takato、Chen Ying-Hsin、Alhusaini Najwa、Sweet Thomas、Ikeuchi Ken、Cheng Jingdong、Matsuki Yasuko、Nobuta Risa、Gilmozzi Andrea、Berninghausen Otto、Tesina Petr、Becker Thomas、Coller Jeff、Inada Toshifumi、Beckmann Roland
  • 雑誌名: Science 巻: 368 ページ: eaay6912
  • DOI: 10.1126/science.aay6912
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] The Ccr4-Not complex monitors the translating ribosome for codon optimality (2020)
  • 著者名/発表者名: Takato Sugiyama, Yoshitaka Matsuo, Robert Buschauer, Ying-Hsin Chen, Najwa Alhusaini, Thomas Sweet, Ken Ikeuchi, Jingdong Cheng, Yasuko Matsuki, Risa Nobuta, Andrea Gilmozzi, Otto Berninghausen, Petr Tesina, Thomas Becker, Jeff Coller, Roland Beckmann and Toshifumi Inada
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting :Translational Control (Virtual Conference)
  • 国際学会
• [備考] mRNAの安定性を決定する新たな分子機構の発見 ～遺伝子発現の根幹を監視する新たな仕組み～
  • URL: https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2020/04/press20200417-01-mRNA.html