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2011 年度 実績報告書

翻訳中に変化するタンパク質粘弾性のリアルタイム測定

研究課題

研究課題/領域番号 22750147
研究機関東京工業大学

研究代表者

高橋 俊太郎  東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 特任助教 (40456257)

キーワード翻訳 / リボソーム / フォールディング / 水晶発振子 / リアルタイムモニタリング / 粘弾性
研究概要

mRNAの翻訳速度を定量化するために、ストレプトアビジン結合性ペプチド(Streptavidin Binding Peptide ; SBP)とその上流にT7tagを複数個連結したDNAを作成し、in vitro転写によりmRNAを調製した。このmRNAを用いて水晶発振子(Quartz-Crystal Microbalance ; QCM)の基板にストレプトアビジンを固定化したセル中で翻訳反応を起こすことで、合成されたSBPを介してリボソームを基板上に結合させた。その結果質量が増加したため、振動数減少が観察された。T7tagの個数を変化させることにより、翻訳されるmRNA長が変わり、SBPがリボソームから合成されるタイミングが変わるため、振動数変化が始まる時間は各mRNAによって異なった。そのタイムラグを合成されるポリペプチド鎖長に対してプロットすると、良い直線性を示し、翻訳速度を求めることができた。また前年度に調製した各tRNAを添加して翻訳を行うことで、レアコドンや内部Shine-Dalgarno配列による翻訳速度に与える影響を評価することができた。様々なタンパク質をコードする配列についても同様に、各翻訳速度を評価したところ、いずれもT7-tagとは異なる速度を示した。tRNA添加実験によりコドンの効果をキャンセルしても一致しなかったことから、各遺伝子はコドンの他にもmRNAの二次構造、リボソームと相互作用するある特定の配列の効果によって翻訳速度が決定されていることが示唆された。翻訳されたタンパク質の効果も一つの要因と考えられるため、翻訳されたタンパク質の物性と相関付ける必要がある。そのために、現在、特別な立体構造をとらないタンパク質やαヘリックス含量が異なるタンパク質をコードするmRNAの翻訳に関して粘弾性と翻訳速度に対する関連性について評価を行っている。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Real-time monitoring of a step-wise transcription reaction on a quartz-crystal microbalance2012

    • 著者名/発表者名
      Shuntaro Takahashi, Kazuya Hisanaga, Aya Yoshida, Yoshio Okahata
    • 雑誌名

      Analytical Biochemistry

      巻: 421 ページ: 732-741

    • DOI

      10.1016/j.ab.2011.11.019

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Traveling Time of a Translating Ribosome along Messenger RNA Monitored Directly on a Quartz Crystal Microbalance2012

    • 著者名/発表者名
      Shuntaro Takahashi, Kentaro Tsuji, Takuya Ueda, Yoshio Okahata
    • 雑誌名

      Journal of American Chemical Society

      巻: (in press)

    • DOI

      10.1021/ja300993d

    • 査読あり
  • [学会発表] 翻訳反応観察(1)終結過程の動力学解析2012

    • 著者名/発表者名
      高橋俊太郎、日下部峻斗、岡畑恵雄
    • 学会等名
      第92回日本化学会春季年会
    • 発表場所
      慶応大学
    • 年月日
      2012-03-27
  • [学会発表] 翻訳制御機構の理解を目指した無細胞タンパク質合成のリアルタイム測定2012

    • 著者名/発表者名
      高橋俊太郎
    • 学会等名
      若手研究会「新規材料創成を目指した合成生物学」
    • 発表場所
      理化学研究所(招待講演)
    • 年月日
      2012-01-27
  • [学会発表] mRNA配列情報で制御されたタンパク質生合成のシングルターンオーバー解析2011

    • 著者名/発表者名
      高橋俊太郎、日下部峻斗、辻健太郎、岡畑恵雄
    • 学会等名
      第5回バイオ関連シンポジウム
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2011-09-13
  • [学会発表] セントラルドグマの解明を目指した水晶発振子による研究展開2011

    • 著者名/発表者名
      高橋俊太郎
    • 学会等名
      関東高分子若手研究会サマーキャンプ
    • 発表場所
      千葉県館山市(招待講演)
    • 年月日
      2011-08-05
  • [学会発表] QCMを用いたmRNA配列依存的なタンパク質合成レベルの解析法2011

    • 著者名/発表者名
      高橋俊太郎、岡畑恵雄
    • 学会等名
      第21回バイオ・高分子シンポジウム
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2011-07-25
  • [学会発表] Real-time monitoring of cell-free translation process using a quartz-crystal microbalance2011

    • 著者名/発表者名
      Shuntaro Takahashi, Takato Kusakabe, Takuya Ueda, Yoshio Okahata
    • 学会等名
      RNA 2011
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 年月日
      2011-06-18

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公開日: 2013-06-26  

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