翻訳制御への役割が期待される新規GTP結合蛋白質GSPTの機能解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12672106
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 星野 真一 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 講師 (40219168)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 紺谷 圏二 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助手 (30302615) ; 仁科 博史 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助教授 (60212122) ; 堅田 利明 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 教授 (10088859)
• Keywords: mRNA / GTP結合蛋白質 / 翻訳終結 / poly(A) / poly(A)結合蛋白質 / 翻訳終結因子

Research Abstract

G蛋白質GSPTファミリーは、翻訳伸長因子EF1αと相同なC末端側領域に加えて、ファミリー間で相同性の低いN末端領域を有する。先に我々は、GSPTがC領域を介して終止コドンを認識する翻訳終結因子eRF1と結合し、eRF3として機能することを、さらにN領域を介してポリA尾部結合蛋白質であるPABPの機能を制御することを見出した。本研究においては、主に酵母を用いた解析から、GSPTファミリーによるmRNAの分解制御について検討を加えた。
mRNA分解の律速段階はポリA尾部の短縮化にあるが、GSPTのN領域欠失変異体では、mRNAのポリA鎖の短縮化が阻害され、それに引き続くmRNA分解が遅延した。すなわち、GSPTは翻訳終結において、そのC領域を介してeRF1を終止コドンに運搬して翻訳を終結させた後、さらにN領域を介してPABPと相互作用し、翻訳を終えたmRNAの分解を促進するという、GTP蛋白質が介する新規のシグナル伝達経路が証明された。また、GSPTと近縁のG蛋白質であるSki7は、そのN領域を介してmRNAの3側方向からの分解に介在するSki複合体とエキソヌクレアーゼ活性を有するエキソソーム複合体に結合することを見出した。さらに別のG蛋白質HBS1においては、その破壊株でAU rich配列を有するmRNAの半減期が遅延し、HBS1のN末端にはAU rich配列結合蛋白質であるグリセルアルデヒド三リン酸デヒドロゲナーゼ(GAPDH)が結合する知見を得た。AU rich配列へのGAPDHの結合は、HBSによって阻害されるので、HBSはmRNA AU rich配列に結合しているGAPDHと競合して、mRNAの分解を促進する可能性が高い。
このように、GSPT(eRF3)ファミリーに属するG蛋白質は、そのN領域を介してmRNAの動態を調節するという、共通した制御機構の存在が明らかにされた。

Research Products

• [Publications] Y.Araki, S. Takahashi, T. Kobayashi, H. Kajiho, S. Hoshino, T. Katada: "Ski7p G protein interacts with the exosome and the Ski complex for 3'-to-5' mRNA decay in yeast"EMBO J.. 20. 4684-4693 (2001)
• [Publications] H.Kurosu, T.Katada: "Association of phosphatidylinositol 3-kinase composed of p110β-catalytic and p85- regulatory subunits with the small GTPase Rab5"J. Biochem.. 130. 73-78 (2001)
• [Publications] K.Saito, J.Murai, H.Kajiho, K.Kontani, H.Kurosu, T.Katada: "A novel binding protein composed of homophilic tetramer exhibits unique properties for the small GTPase Rab5"J. Biol. Chem.. 277(in press). (2002)
• [Publications] 荒木保弘, 星野真一, 堅田利明: "実験医学増刊 ここまで分かった形づくりのシグナル伝達"羊土社. 278 (2002)