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2013 年度 実施状況報告書

哺乳類ミトコンドリア蛋白質合成系の再構築と分子機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25440004
研究種目

基盤研究(C)

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, 新領域創成科学研究科, 准教授 (80323450)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードタンパク質合成 / ミトコンドリア
研究概要

本研究課題は、哺乳類ミトコンドリア蛋白質合成系の分子機構を理解することを目的とし、薬剤デザイン等の医療応用への貢献を目指す。
<<哺乳類ミトコンドリア生体外蛋白質合成系の構築>> 既に再構築型ミトコンドリア生体外蛋白質合成系(mtPURE system)の確立に成功している。本年度はこのシステムを応用し、部位特異的に非天然アミノ酸(光クロスリンカー)を導入するシステムを確立した。新生鎖ペプチドの目的の位置にクロスリンカーを導入できるため、新生鎖とリボソームペプチドトンネルとの相互作用について解析することができる。ミトコンドリアリボソームは膜蛋白質の合成に対応するため、ユニークなペプチドトンネルの構造をもつことが示唆されている。しかしながら、その構成要素や構造についての詳細は不明である。
<<哺乳類ミトコンドリアリボソームの構造解析>> クライオ電子顕微鏡観察における解析粒子数を増やす事により分解能の向上を図った。
<<哺乳類ミトコンドリア翻訳因子に誤作用する薬剤の作用機序の解析(高脂血症治療薬StatinのRRFmtへの作用機序の解析)>> Statin感受性が高まるRRF2mt SNP変異体3種類(I627T, E594G, K334R)を既に単離調製し、これら変異体の機能解析(GTPase活性、リボソーム解離活性)をStatin存在下・非存在下で行った。いずれの変異体においても、GTPase活性やリボソーム解離活性にstatinの影響は観られなかった。この結果は70Sリボソームを解析に利用していることが原因である可能性があり、55Sミトコンドリアリボソームを用いた解析を進める予定である。Statinはリボソームに結合してリボソームを異常に安定化し、変異体によるリボソーム解離を阻害すると推測している。機能解析とともに55S ・statin 複合体のcyoEM構造解析にも取り組む予定である。

現在までの達成度 (区分)
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

着実に問題を解決して実験計画を進める事ができた。

今後の研究の推進方策

哺乳類ミトコンドリア生体外蛋白質合成系の構築:新生鎖ペプチドと相互作用するリボソームタンパク質を同定し、ミトコンドリアリボソームのペプチドトンネルの構造について知見を得る。
哺乳類ミトコンドリアリボソームの構造解析: 引き続きクライオ電子顕微鏡観察における解析粒子数を増やす事により分解能の向上を図る。
哺乳類ミトコンドリア翻訳因子に誤作用する薬剤の作用機序の解析(高脂血症治療薬StatinのRRFmtへの作用機序の解析):Statin感受性が高まるRRF2mt SNP変異体の機能解析(GTPase活性、リボソーム解離活性)55Sミトコンドリアリボソームを用いて進める。55S ・statin 複合体のcyoEM構造解析にも取り組む。

次年度の研究費の使用計画

研究が順調に進みさらにmtPUREsystemに導入する光クロスリンカーの種類を拡張する必要があると判明したため実験手法の検討に日数を要し、当初計画していた実験を2か月ほど遅らせ、購入予定だった試薬は4,5月に購入することにした。
試薬は4月と5月に購入する予定である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Human G-proteins, ObgH1 and Mtg1, associate with the large mitochondrial ribosome subunit and are involved in translation and assembly of respiratory complexes.2013

    • 著者名/発表者名
      1. Kotani T., Akabane S., Takeyasu K., Ueda T. and *Takeuchi N.
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Res.

      巻: 41 ページ: 3713-22.

    • DOI

      10.1093/nar/gkt079

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nuclear Respiratory Factor 2β (NRF-2β) Recruits NRF-2α to the Nucleus by Binding to Importin-α:β via an Unusual Monopartite-Type Nuclear Localization Signal.2013

    • 著者名/発表者名
      Hayashi R, Takeuchi N, Ueda T.
    • 雑誌名

      J Mol Biol.

      巻: 425 ページ: 3536-48

    • DOI

      10.1016/j.jmb.2013.07.007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 翻訳伸長制御のメカニズムとその意義2013

    • 著者名/発表者名
      富田(竹内)野乃、上田卓也
    • 雑誌名

      実験医学増刊号『生命分子を統合するRNA』

      巻: 31 ページ: 1108-1116

  • [学会発表] Characterization of eukarytic translation initiation factor 5A from Saccharomyces cerevisiae.2013

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nishimura, Hikari Hayashi, Tetsuya Kotani, Takuya Ueda, Koichi Ito, Nono Tomita-Takeuchi
    • 学会等名
      2013 RIboclub annual meeting
    • 発表場所
      ケベック(カナダ)
    • 年月日
      20130923-20130925
  • [学会発表] The Regulation of elongation Phase2013

    • 著者名/発表者名
      Hikari Hayashi 1, Satoshi Nishimura 1, Tetsuya Kotani 1, Syun Utsunomiya 1, Masanari Ishibashi 1, Takuya Ueda, Koichi Ito, Akira Kaji, Nono Tomita-Takeuchi
    • 学会等名
      2013 RIboclub annual meeting
    • 発表場所
      ケベック(カナダ)
    • 年月日
      20130923-20130925
  • [学会発表] 哺乳類ミトコンドリアにおける異常停止したリボゾーム複合体の再生機構2013

    • 著者名/発表者名
      赤羽しおり、小谷哲也、入江遼平、上田卓也、竹内野乃
    • 学会等名
      第15回日本RNA学会年会
    • 発表場所
      愛媛県県民文化会館(日本)
    • 年月日
      20130724-20130726
  • [学会発表] Protein Synthesis System of Mammalian Mitochondria

    • 著者名/発表者名
      Nono Takeuchi
    • 学会等名
      ASMRM2013
    • 発表場所
      ソウル(韓国)
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28   更新日: 2015-06-16  

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