新しいｔＲＮＡ様低分子ＲＮＡの機能解析

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24657114
• 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: 牛田 千里 弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (50250593) ; 姫野 俵太 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (80208785)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: tRNA / mRNA / 低分子RNA / 大腸菌

研究実績の概要

本研究はすべての大腸菌ゲノムに高度に保存されているtRNA様配列の発見をもとに、その遺伝子と産物の機能を明らかにすることを目的とした。当初、この配列は新しい低分子RNAであることを想定したが、解析の結果予想に反して、この配列は短い塩基性ペプチドをコードするmRNAの一部であることが判明した。その根拠は：（１）ノーザン解析の結果転写産物は約200塩基長であり、代謝回転が早いこと。（２）その５’ー端はtRNA様配列の約100塩基対上流のプロモーター配列のすぐ下流のATGから始まり、（３）そのATGが翻訳の開始点でもあることの証明、等から大腸菌にはめずらしいleaderless-mRNAであることが明らかになった。tRNA様配列をコード領域に丸ごと含むmRNAは細菌では初めての発見である。
本年度はこのmRNAがコードするペプチド産物(TxpA)の機能とtRNA様構造の意味を明きらかにするため、この遺伝子の欠損株を作成し、野生株と種々の培養条件下で増殖を比較したところ、タンパク合成を阻害する抗生物質に対する感受性の違いが見つかった。特に欠損株では30SリボソームのA-siteに作用する抗生物質（カナマイシン、ストレプトマイシン、スペクチノマイシン等）に特異的に感受性の増加が見られる（低濃度で増殖が阻害される）。この事実はTxpAが30SリボソームA-siteを標的とする何らかの機能を持つことを示唆する。TxpAの発現量はリボソーム量と比較して遥かに低いので，リボソーム成分の一つとは考えられず、何らかのcataliticな働きを持つと予想され、現在、synthetic-lethal変異株を単離して、より詳しい機能を解析中である。

研究成果

• [雑誌論文] Structural insights into the assembly of the 30S ribosomal subunit in vivo: functional role of S5 and location of the 17S rRNA precursor sequence. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yang, Z., Guo, Q., Goto, S., Chen, Y., Li, N., Yan, K., Zhang, Y., Muto, A., Deng, H., Himeno, H., Lei, J. & Gao, N.:
  • 雑誌名: Protein Cell 巻: 5 ページ: 394-407
  • DOI: 10.1007/s13238-014-0044-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] tmRNA-mediated trans-translation as the major ribosome rescue system in a bacterial cell. (2014)
  • 著者名/発表者名: Himeno, H., Kurita, D. & Muto, A.
  • 雑誌名: Frontiers Genet. 巻: 5 ページ: 66-74
  • DOI: 10.3389/fgene.2014.00066
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rejection of tmRNA• SmpB after GTP hydrolysis by EF-Tu on ribosomes stalled on intact mRNA. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kurita, D., Miller, M., Muto, A., Buskirk, A. & Himeno, H.
  • 雑誌名: RNA 巻: 20 ページ: 1706-1714
  • DOI: 10.1261/rna.045773.114. Epub 2014 Sep 22.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ArfA recognizes the lack of mRNA in the mRNA channel after RF2 binding for ribosome rescue. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kurita, D., Chadani, Y., Muto, A., Abo, T. & Himeno, H.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 42 ページ: 13339-13352
  • DOI: 10.1093/nar/gku1069. Epub 2014 Oct 29
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ribosome rescue systems in bacteria. Biochimie (2014)
  • 著者名/発表者名: Himeno, H., Nameki, N., Kurita, D., Muto, A. & Abo T.
  • 雑誌名: Biochimie 巻: pii: S0300-9084(14) ページ: 00355-1
  • DOI: 10.1016/j.biochi.2014.11.014. [Epub ahead of print]
• [学会発表] ArfAとRF2による翻訳停滞リボソームの解消機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 栗田大輔、武藤昱、阿保達彦、姫野俵太
  • 学会等名: 第３回リボソームミーティング
  • 発表場所: 宮崎市
  • 年月日: 2015-03-17 – 2015-03-18
• [学会発表] 大腸菌における翻訳不完全性がもたらす塩耐性獲得機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤汐音、樽澤武房、後藤史門、武藤あきら、姫野俵太
  • 学会等名: 第１１回２１世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 盛岡市
  • 年月日: 2014-06-05 – 2014-06-06
• [学会発表] 大腸菌30S サブユニットの生合成後期に関与する一連の因子について (2014)
  • 著者名/発表者名: 後藤史門、武藤昱、姫野俵太
  • 学会等名: 第１１回２１世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 盛岡市
  • 年月日: 2014-06-05 – 2014-06-06