リボソームによるmRNA切断:分子機構と生理的意義

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バクテリアのtmRNAはtRNAとmRNAの両方の機能を持つユニークな低分子RNAで、トランス翻訳において中心的な役割を果たしている。トランス翻訳モデルは、モデル遺伝子の解析から提唱され、その機構のユニークさから多くの注目を浴びている。これまでにモデル遺伝子を用いた解析より、終止コドンがトランス翻訳の新たな標的であること、この終止コドンにおけるトランス翻訳機構の解析を行なった結果、新生ポリペプチド鎖のC末端アミノ酸配列が決定因子であること、C末端アミノ酸配列はRFによる翻訳終結反応を阻害していること、終止コドンの種類に依存しないことなどを明らかにした。さらに解析を進めた結果、終止コドンにおけるトランス翻訳は、終止コドンの位置でリボソームが停滞した結果、mRNAの切断が起こり、nonstop mRNAの3'末端が産生されたためであることを明らかにしてきた。従来から連続するアルギニンのレアコドンで翻訳伸長中のリボソームが停滞した場合に、トランス翻訳が起こることが知られている。このトランス翻訳は、正常なmRNA上のレアコドンで停滞したリボソームのA-siteにtmRNAが作用する結果と考えられてきた。すなわち、nonstop mRNAの3'末端以外におけるトランス翻訳の例とされてきた。今回、レアコドンにおけるトランス翻訳も、停滞したリボソームに応答してmRNAの切断が誘起され、生じたnonstop mRNAにtmRNAが作用する結果であることを証明した。本研究結果は、リボソームの停滞は、一般にmRNAの切断とトランス翻訳を引き起こすこと、nonstop mRNAの3'末端がおそらく普遍的唯一のtmRNAの作用点であることを示している。本研究結果は『翻訳サーベイランス機構』を利用した遺伝子発現制御機構や、真核生物における『翻訳サーベイランス機構』の探索などにもつながることが期待される。