tmRNAによるトランス翻訳の分子機構と生理的機能の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380322
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 武藤 あきら 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (80034635)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 姫野 俵太 弘前大学, 農学生命科学部, 助教授 (80208785)
• Keywords: tmRNA / 翻訳 / 大腸菌 / 枯草菌 / 抗生物質 / RNA / 遺伝子 / タグペプチド

Research Abstract

トランス翻訳機構:tmRNAの変異体を多数作成し、その機能をin vitroトランス翻訳系で解析することにより、mRNAの切り替え(トランス翻訳)に必要なtmRNA上の部位と、トランス翻訳因子SmpBの結合部位の推定とその機能をした。SmpBとそのtmRNAおよびリボソームとの相互作用をFe-BABE法を用いて解析中である。
またtmRNAとトランス翻訳に対する各種抗生物質の作用をin vivoおよびin viro系で解析を行い、抗生物質のひとつParomomycinがtmRNAに直接結合すること、トランス翻訳においてタグ翻訳のフレームシフトを引き起こすことを明らかにした。
トランス翻訳反応の生理的機能:トランス翻訳を受けたタンパク質が細胞内では速やかに分解されるため、分解を受けず、また検出可能なタグをもつ反応産物を生産するtmRNA変異体を作成することにより、その検出が可能なin vivo系を枯草菌、大腸菌を用いて確立した。それを用いて、トランス翻訳の標的タンパク質のいくつかはカラムクロマトグラフィ、電気泳動法により分画・精製し、その末端アミノ酸配列からタンパク種を明らかにした。現在それら標的タンパク質のトランス翻訳を受ける生理的意義とマススペクトル分析による翻訳の切り替え位置の解析等から、カタボライト抑制にこの機構が関与していることを明らかにした。
一方、トランス翻訳が枯草菌の胞子形成に関与することを見つけ、その原因を追及したところ、包子形成過程の後期におけるシグマK因子遺伝子の形成に関わるDNA再編成にtmRNAが必要であることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] T.Takahashi, T.Konno, A.Muto, H.Himeno: "Various effects of paromomycin on tmRNA-mediated trans-translation"J.Biol.Chem.. 278. 27672-27680 (2003)
• [Publications] C.Ushida, A.Yoshida, Y.Miyakawa, Y.Ara, A.Muto: "Distribution of the MCS4 RNA genes in mycoplasmas belonging to the Mycoplasma mycoides cluster"Gene. 314. 149-155 (2003)
• [Publications] 武藤あきら, 姫野俵太: "tmRNAによるトランス翻訳機構と生理的機能"蛋白質核酸酵素. 48. 346-356 (2003)
• [Publications] T.Konno, T.Takahashi, A.Muto, H.Himeno: "Various effect of paramomycin on tmRNA-mediated trans-translation"Nucleic Acid Res. Supplement. 3. 235-236 (2003)
• [Publications] K.Takada, C.Hori-takemoto, M.Kawazoe, S.Lee, M.Shirouzu, M.Yakoyama, A.Muto, H.Himeno: "In vitro anaysis of the initiation steps of trans-translation"Nucleic Acid Res. Supplement. 3. 235-236 (2003)
• [Publications] 姫野 俵太: "タンパク質がわかる"竹縄忠臣編(羊土社). 26-35 (2003)