分子擬態とプリオン特性をもつ翻訳終結因子の研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13308040
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中村 義一 東京大学, 医科学研究所, 教授 (40114590)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 耕一 東京大学, 医科学研究所, 助手 (10262073)
• Keywords: 分子擬態 / 翻訳終結 / 解離因子 / ペプチドアンチコドン / 終止コドン / リボソーム再生因子 / 酵母プリオン / 翻訳調節

Research Abstract

遺伝暗号の発見から40年余、3通りの終止コドン解読の仕組は今日まで謎に包まれてきたが、ようやく我々の研究によって、解離因子と命名された制御タンパク質が、tRNAを擬態し、ペプチド製のアンチコドンを使って終止コドンを識別するという仕組が明らかになった。この発見は、翻訳制御因子の結晶構造解析とも相まって、タンパク質とRNAという異なる生体高分子間の分子擬態という新しい概念を生み出した。さらに、酵母の解離因子のサブユニットには、動物のPrP(プリオン病の原因タンパク質)と同様なペプチドリピートがあり、プリオン様の特徴を示すため、本研究では分子擬態とプリオン特性の両面から翻訳終結因子の研究を実施し、次の研究成果を明らかにした。
1)真核生物解離因子のペプチドアンチコドンの一部とみられるtripeptideをテトラヒメナ解離因子ドメインの機能分析により明らかにした。
2)原核生物のペプチドアンチコドン近接ドメインの保存性負電荷はリボソーム上への配位に重要な働きをし、正電荷アミノ酸への改変により誤読を生じることを明らかにした。
3)リボソーム再生因子RRFと伸長因子EF-GのtRNA擬態ドメイン間の相互作用インターフェースを解明した。
4)酵母解離因子eRF3(Sup35)上のプリオン化配列特性をリピート性とGln/Asn含量の2特性から分析した。さらに、酵母プリオンの異種間伝搬の基盤となる共凝集現象のペプチド特性を明らかにした。

Research Products

• [Publications] Fujiwara, T.: "Functional mapping of the ribosome contact site in the ribosome recycling factor"RNA. 7. 64-70 (2001)
• [Publications] Nakayashiki, T.: "Yeast [PSI+] prions that are crosstransmissible and susceptible beyond a species barrier through a quasi-prion state"Mol. Cell.. 7. 1121-1130 (2001)
• [Publications] Nakamura, Y.: "Molecular mimicry between protein and tRNA"J. Mol. Evol.. 53. 282-289 (2001)
• [Publications] Gong, F.: "The mechanism of tryptophan induction of tryptophanase operon expression : Trytophan inhibits release factor-mediated cleavage of TnaC-peptidyl-tRNAPro"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98. 8997-9001 (2001)
• [Publications] Uno, M.: "Polypeptide release at sense and noncognate stop codons by localized charge-exchange alterations in translational release factors"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. (In press). (2002)
• [Publications] Nakamura, Y.: "Protein tRNA mimicry in translation termination"Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol.. 66(In press). (2002)
• [Publications] Kervestin, S.: "Isolation and expression of two genes encoding eukaryotic release factor 1(eRF1) from Paramecium tetraurelia"J. Euk. Microbiol.. (In press). (2002)
• [Publications] Nakamura Y.: "A tripeptide discriminator for stop codon recognition"FEBS Lett.. (In press). (2002)
• [Publications] Nevskaya, N.: "Structure of ribosomal protein L1 from Methhanococcus thermolithotrophicus. Functionally important structural invariants on L1 surface"Acta Crystallographica. (In press). (2002)
• [Publications] Ito, K.: "A tripeptide modulator alters selectivity of stop codon recognition in Tetrahymena release factor"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. (In press). (2002)
• [Publications] 伊藤耕一: "翻訳因子とtRNA擬態"蛋白質・核酸・酵素. 46. 1645-1650 (2001)
• [Publications] 中屋敷徹: "酵母プリオンの分子生物学"ウィルス. (印刷中).
• [Publications] 和田美紀: "ニューモシスチス・カリニゲノムの可塑性"現代医療. 34(5)(印刷中). (2002)