トランス翻訳の分子機構と生理機能

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23380045
• 研究機関: 弘前大学
• 研究代表者: 武藤 あきら 弘前大学, 農学生命科学部, 研究員 (80034635)
• 研究分担者: 姫野 俵太 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (80208785)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: tmRNA / SmpB / translation / tRNA / mRNA / ribosome / bacteria / SerRS

研究概要

真正細菌に普遍的に存在するtmRNAはtRNAとmRNAの両機能を有し、トランス翻訳反応に関与している。
本研究はトランス翻訳機構の①分子機構の詳細と、②新しい生理機能の解明を目的としている。
①　トランス翻訳は切断されたmRNAの3’末端で優先的におこり、切断されていないmRNA上ではおこらないと考えられている。実際に我々が開発した精製した純粋成分だけによる試験管内トランス翻訳系において、切断されたmRNAを用いたときにのみAla-tRNA・SmpBからpeptidyl-tRNAへのペプチド転移反応がおこった。面白いことに、EF-TuのGTP加水分解反応は、mRNAの切断に関係なく同じようにおこった。これらの結果は、切断されたmRNAの識別はEF-TuのGTP加水分解後におこることを示している。
②　我々が単離した枯草菌のtmRNA依存性温度感受性株（SerSの変異でtmRNA存在下でのみ増殖が阻害される）は、その新奇の表現系を従来のトランス翻訳の働きでは説明することが難しい。本年度はこの変異株にtmRNAの変異体を導入して高温での増殖を見たところ、温度感受性はtmRNAのトランス翻訳反応自身が関与し、不完全ペプチドの分解とは無関係であることが判明した。また温度感受性の原因を探る目的で、変異株からの回復株（高温での増殖が回復する）を多数単離し、それらのうちのintergenic suppressor変異を対象に、transformationの手法を用いてその変異部位（遺伝子）の特定を行っているが、未だ結果は出ていない。

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

目的の①に関しては、ほぼ順調に進展しまとめる段階にきていて、次の展開を目指している。
②に関しては復帰株DNAを用いたtransformationの効率が非常に悪いためその改良を行っていり、復帰変異遺伝子の同定を目指している。

今後の研究の推進方策

①　これまでの計画通り進める。YaeJやArfAについての解析を始める。
②　transformationの条件検討を行い、再現性のある結果を得られるようにして、計画通り進める

研究成果

• [雑誌論文] Mechanism of trans-translation revealed by in vitro studies. (2014)
  • 著者名/発表者名: Himeno, H., Kurita, D. & Muto, A.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 5 ページ: 1-11
  • DOI: 10.3389/fmicb.2014.00065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decoding system for the AUA codon by tRNAIle with the UAU anticodon in Mycoplasma mobile (2013)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi T, Miyauchi K, Nakane D, Miyata M, Muto A, Nishimura S, Suzuki T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 41 ページ: 2621-2631
  • DOI: 10.1093/nar/gks1344.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dissecting the in vivo assembly of the 30S ribosomal subunit reveals the role of RimM and general features of the assembly process. (2013)
  • 著者名/発表者名: Guo, Q., Goto, S., Chen, Y., Feng, B., Xu, Y., Muto, A., Himeno, H., Deng, H., Lei, J., Gao, N.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 41 ページ: 2609-2620
  • DOI: 10.1093/nar/gks1256
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rice Annotation Project Database (RAP-DB): an integrative and interactive database for rice genomics (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakai H, Lee SS, Tanaka T, Numa H, Kim J, Kawahara Y, Wakimoto H, Yang CC, Iwamoto M, Abe T, Yamada Y, Muto A, Inokuchi H, Ikemura T, Matsumoto T, Sasaki T, Itoh T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 52 ページ: e6:1-11
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs183
  • 査読あり
• [雑誌論文] GTPases involved in bacterial ribosome maturation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Goto, S., Muto, A., Himeno, H
  • 雑誌名: Journal of Biochemistry 巻: 153 ページ: 403-414
  • DOI: 0.1093/jb/mvt022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impairment of ribosome maturation or function confers salt resistance on Escherichia coli cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hase, Y., Tarusawa, T., Muto, A. & Himeno, H.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8(5) ページ: e65747
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0065747
  • 査読あり
• [雑誌論文] ２つの機能を有するtmRNAによる細菌の翻訳解消システム (2013)
  • 著者名/発表者名: 姫野俵太、栗田大輔、武藤昱
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 31(7) ページ: 54-60
• [学会発表] GTPase RsgAの機能と大腸菌リボソーム生合成の過程
  • 著者名/発表者名: 後藤史門、武藤あきら、姫野俵太
  • 学会等名: 第10回大腸菌研究会
  • 発表場所: 修善寺
• [学会発表] sgA(リボソーム小サブユニット依存GTP加水分解酵素)の機能およびリボソームとの相互作用
  • 著者名/発表者名: 後藤史門、長谷要一、菊地岳志、栗田大輔、武藤昱、竹本千重、横山茂之、Sean R. Connell、Paola Fucini、姫野俵太
  • 学会等名: 第15回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 松山
• [学会発表] Recognition of mRNA length on the ribosome by tmRNA and SmpB.
  • 著者名/発表者名: Kurita, D., Miller, M.R., Muto, A., Buskirk, A.R. & Himeno, H.
  • 学会等名: Ribosomes Conference 2013
  • 発表場所: Napa Valley, California
• [学会発表] tmRNA：non-coding RNAとcoding RNAのハイブリッド
  • 著者名/発表者名: 姫野俵太、栗田大輔、武藤昱
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 招待講演
• [図書] 生命分子を統合するRNAーその秘められた役割と制御機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 姫野俵太、栗田大輔、武藤昱
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 羊土社