原核生物における翻訳中に生じた不良タンパク質品質管理システムの分子メカニズム

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14037203
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 姫野 俵太 弘前大学, 農学生命科学部, 助教授 (80208785)
• Keywords: tmRNA / トランストランスレーション / タンパク質分解 / SmpB / 翻訳 / リボソーム / アミノアシル化

Research Abstract

トランストランスレーションは、翻訳が立ち往生したmRNAからtmRNAへとリボソームが翻訳を切替えることで二つの切り離された情報から一本のキメラペプチドを作り出す、変則的翻訳反応である。tmRNAは、tRNA様の構造を持つtRNAドメインと4つのシュードノットに囲まれたタグペプチドをコードするmRNAドメインの二つのドメインから成る363塩基のRNAである。本研究では、翻訳再開位置がどのように決定され、リボソーム上でRNAの切替えがどのように行われているかという分子メカニズムに焦点を当てて研究を行い、まずタグペプチドをコードする領域の3-5塩基上流の配列が翻訳再開位置の決定に重要な役割を果たしていることを明らかにした。また、この上流配列に施したある変異はトランストランスレーション活性を低下させ、またある変異はtmRNAの翻訳のフレームをシフトさせた。一方、mRNAドメインから一見遠く離れたtRNAドメインにおいて、たった一塩基の変異でトランストランスレーション活性を失わせるものがあることを発見した。そして、この塩基はtmRNA結合蛋白質として知られるSmpBの認識部位であることを明らかにした。さらにこのタンパク質はトランストランスレーションにおける複数のステップ(tmRNAの安定化、tmRNAのアミノアシル化の活性化、tmRNAのリボソームへの結合)で重要な役割を果たしていることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Fujihara, A., Tomatsu, H., Inagaki, S., Tadaki, T., Ushida, C., Himeno, H., Muto, A.: "Detection of tmRNA-mediated trans-translation products in Bacillus subtilis"Genes to Cells. 7. 343-350 (2002)
• [Publications] Hanawa-Suetsugu, K., Takagi, M., Inokuchi, H., Himeno, H., Muto, A.: "SmpB functions in various steps of trans-translation"Nucleic Acids Res.. 30. 1620-1629 (2002)
• [Publications] Ito, K., Tadaki, T., Lee, S., Takada, K., Muto, A., Himeno, H.: "Trans-translation mediated by Bacillus subtilis tmRNA"FEBS Lett.. 516. 245-252 (2002)
• [Publications] Takada, K., Hanawa, K., Lee, S., Himeno, H., Muto, A.: "The structure and function of tmRNA"Nucleic Acids Res. Supplement. 2. 65-66 (2002)
• [Publications] 武藤〓, 姫野俵太: "tmRNAによるトランス翻訳と生理的機能"蛋白質核酸酵素. 48・4. 346-356 (2003)
• [Publications] 渡辺公綱, 姫野俵太: "生命化学II -遺伝子の働きとその応用-"丸善. 255 (2003)