ペプチジルtRNAの脱落と新規翻訳制御機構の提唱

2011 年度 実績報告書

• 研究領域: 多様性と非対称性を獲得するＲＮＡプログラム
• 研究課題/領域番号: 23112705
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 鈴木 勉 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20292782)
• キーワード: ペプチジルtRNA / リボソーム / peptidyl-tRNA hydrolase / RNAマススペクトロメトリー / 新生ペプチド鎖 / ペプチド鎖脱出トンネル / 品質管理

研究概要

様々な生命現象を理解するためには遺伝子の発現制御機構を解き明かす必要がある。本研究では、RNAが関与する遺伝子発現調節機構に着目し、全く新しい翻訳制御機構を見出すことを主眼とする。タンパク質合成の伸張過程においてペプチジルtRNAが、しばしばリボソームから脱落することが知られている。脱落したペプチジルtRNAはpeptidyl-tRNA hydrolase(Pth)の作用により、ペプチド鎖が切り離され、tRNAが再生される。また、その際にリボソームもリサイクルされ、再び翻訳をやり直すと考えられる。本プロジェクトでは、ペプチジルtRNAの脱落が関与する翻訳の品質管理および翻訳制御機構の全容を解明することを目的としている。本年度は大腸菌pth温度感受性株からペプチジルtRNAを抽出し解析するための前処理技術を確立し、さらに当研究室で開発したRNAマススペクトロメトリー(RNA-MS)を活用することで、tRNAの末端アデノシンに結合したペプチド鎖を解析する方法を構築した。また、いくつかのペプチジルtRNAのペプチド鎖を解析することにより、具体的にどの遺伝子(mRNA)のどの位置から脱落したかを特定することに成功した。さらに、大腸菌Δ7rrn株に変異23S rRNAを導入した株を作成し、ペプチジルtRNAの脱落効率を調べたところ、ペプチド脱出トンネル近傍を構成する塩基の点変異でペプチジルtRNAの脱落が大きく亢進することを見出した。この結果は、新生ペプチド鎖とトンネル内壁との相互作用がペプチジルtRNAの保持に重要な役割を担っていることを示唆している。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

細胞内で脱落しているペプチジルtRNAの解析に成功し、脱落しやすい遺伝子や配列的な特徴を明らかにすることができた。さらに、ペプチジルtRNAの脱落を誘発する23S rRNA上の点変異を見出した。この結果は初めてのdrop off変異を分離した成果として高く評価できる。

今後の研究の推進方策

生化学と遺伝学的な手法を組み合わせることで、ペプチジルtRNAの脱落にどのような因子が関わっているかを解明する。また、ペプチジルtRNAの脱落を起こしやすい配列を特定することで、ペプチジルtRNAの脱落が翻訳制御機構に関わっている可能性について検証する。

研究成果

• [雑誌論文] Loss of snoRNA impairs ribosomal RNA modification and causes developmental defects in zebrafish (2012)
  • 著者名/発表者名: Higa-Nakamine, S., Suzuki, T., Uechi, T., Chakraborty, A., Nakajima, Y., Nakamura, M., Hirano, N., Suzuki, T., Kenmochi, N.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 40 ページ: 391-398
  • DOI: 10.1093/nar/gkr700
  • 査読あり
• [雑誌論文] Base methylations in the double-stranded RNA by a fused methyltransferase bearing unwinding activity (2012)
  • 著者名/発表者名: Kimura, S., Ikeuchi, Y., Kitahara, K., Sakaguchi, Y., Suzuki, T., Suzuki, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: (In press)
  • DOI: 10.1093/nar/gkr1287
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular basis of dihydrouridine formation on tRNA (2011)
  • 著者名/発表者名: Yu, F., Tanaka, Y., Yamashita, K., Suzuki, T., Nakamura, A., Hirano, N., Suzuki, T., Yao, M., Tanaka, I.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 巻: 108 ページ: 19593-19598
  • DOI: 10.1073/pnas.1112352108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of an archaeal tRNA modification enzyme TiaS complexed with tRNA^<Ile2> and ATP (2011)
  • 著者名/発表者名: Osawa, T., Inanaga, H., Kimura, S., Terasaka, N., Suzuki, T., Numata T.
  • 雑誌名: Acta Crystallograph Sect F Struct Biol Cryst Commun 巻: 67 ページ: 1414-1416
  • DOI: 10.1107/S1744309111034890
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis of tRNA agmatinylation essential for AUA codon decoding (2011)
  • 著者名/発表者名: Osawa, T., Kimura, S., Terasaka, N., Inanaga, H., Suzuki, T., Numata, T.
  • 雑誌名: Nature Struct Mol Biol 巻: 18 ページ: 1275-1280
  • DOI: 10.1038/nsmb.2144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biogenesis of 2-agmatinylcytidine catalyzed by the dual protein and RNA kinase TiaS (2011)
  • 著者名/発表者名: Terasaka, N., Kimura, S., Osawa, T., Numata, T., Suzuki, T.
  • 雑誌名: Nature Struct Mol Biol 巻: 18 ページ: 1268-1274
  • DOI: 10.1038/nsmb.2121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Taurine-containing uridine modifications in tRNA anticodonsare required to decipher non-universal genetic codes in ascidian mitochondria (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, T., Miyauchi, K., Suzuki, T., Yokobori, S., Shigi, N., Kondow, A., Takeuchi, N., Yamagishi, A., Watanabe, K.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 巻: 286 ページ: 35494-35498
  • DOI: 10.1074/jbc.M111.279810
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human mitochondrial tRNAs : biogenesis, function, structural aspects and diseases (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, T., Nagao, A., Suzuki, T.
  • 雑誌名: Annu Rev Genet. 巻: 45 ページ: 299-329
  • DOI: 10.1146/annurev-genet-110410-132531
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deficit of Lys-tRNA Modification by Cdkal1 Causes the Development of Type 2 Diabetes in Mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Wei, F., Suzuki, T., Watanabe, S., Kimura, S., Kaistuka, T., Fujimura, A., Matsui, H., Atta, M., Fontecave, M., Yamagata, K., Suzuki, T., Tomizawa, K.
  • 雑誌名: J.Clin.Invest. 巻: 121 ページ: 3598-3608
  • DOI: 10.1172/JCI58056
  • 査読あり
• [雑誌論文] Retrograde nuclear import of tRNA precursors is required for modified base biogenesis in yeast (2011)
  • 著者名/発表者名: Ohira, T., Suzuki, T.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 巻: 108 ページ: 10502-10507
  • DOI: 10.1073/pnas.1105645108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Actin-binding protein ABP140 is a methyltransferase responsible for 3-methylcytidine at position 32 of tRNAs in Saccharomyces cerevisiae (2011)
  • 著者名/発表者名: Noma, A., Yi, S., Katoh, T., Takai, Y., Suzuki, T., Suzuki, T.
  • 雑誌名: RNA 巻: 17 ページ: 1111-1119
  • DOI: 10.1261/rna.2653411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human mitochondrial diseases caused by lack of taurine-modification in mitochondrial tRNAs (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, T., Nagao, A., Suzuki, T.
  • 雑誌名: Wiley Interdiscip Rev RNA 巻: 2 ページ: 376-386
  • DOI: 10.1002/wrna.65
  • 査読あり
• [学会発表] RNA modifications as naturally-selected chemical diversity involved in various biological processes (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Suzuki
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] ミトコンドリア脳筋症とtRNAのタウリン修飾欠損 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木勉
  • 学会等名: 第223回川崎医学会講演会
  • 発表場所: 倉敷(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] RNA修飾の多彩な機能と生命現象 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木勉
  • 学会等名: 宮崎大学医学部講演会
  • 発表場所: 宮崎(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-24
• [学会発表] Biogenesis and function of 2-agmatinylcytidine found at the wobble position of archaeal tRNA^<Ile> (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Suzuki
  • 学会等名: ISNAC2011第38回国際核酸化学シンポジウム
  • 発表場所: 札幌(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] RNAマススペクトロメトリー (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木勉
  • 学会等名: ヒューマンサイエンス財団セミナー
  • 発表場所: 東京(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-06
• [学会発表] RNA修飾の生合成から細胞内の化学反応を学ぶ (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木勉
  • 学会等名: 生体機能関連化学部会「若手フォーラム」
  • 発表場所: つくば(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-11
• [学会発表] マイクロRNAと核酸医薬のマススペクトロメトリー (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木勉
  • 発表場所: 箱根(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-11
• [備考]
  • URL: http://www.u-tokyo.ac.jp/public/public01_231017_j.html
• [備考]
  • URL: http://first.lifesciencedb.jp/archives/3819#more-3819