Molecular mechanisms to detect and resolve abnormal translation

检测和解决异常翻译的分子机制

• 批准号: 22H00401
• 负责人: 稲田 利文
• 金额: $ 27.21万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00401/
• 关键词: 翻訳品質管理; リボソーム衝突; リボソームユビキチン化; 異常タンパク質分解; タンパク質恒常性; 翻訳品質管理機構; 衝突リボソーム; 異常翻訳解消; ストレス応答; タンパク質恒常性維持

細胞の保持する品質管理機構は、様々な細胞内外の要因による遺伝子発現の異常を解消し、恒常性を維持する重要な機能を果たしている。研究代表者は、異常翻訳を認識し解消する翻訳品質管理機構RQC (Ribosome-associated Quality Control)の分子基盤を解析し、伸長途中で異常にリボソームが停止した場合、後続のリボソームが衝突して形成される「衝突リボソーム」が、異常翻訳の実体であることを見出した。本研究では、異常翻訳の感知応答システムと異常翻訳を解消するシステムの解明を目指して、３項目について解析を行い以下の原著論文を発表した。①異常翻訳の実体解明：異常タンパク質のCATテール付加反応におけるeIF5Aの新規機能の解明(Petr, Ebine et al., Mol Cell 2023)。機能欠損リボソームを分解する品質管理機構18S NRDにおいて異常翻訳を認識する因子Fap1を同定し、異常翻訳の実体が単独で停滞したリボソームであることを示した(Li et al., Mol Cell 2022)。②異常翻訳を感知し細胞応答を誘導するシステムの解析：哺乳類細胞の試験管内翻訳系を用いて衝突リボソームとZNF598によるユビキチン化、 RQT 複合体による解離反応を再現した。(Narita et al., Nat Communi 2022）。③異常翻訳の解消機構の解析： RQT複合体が衝突リボソームを40S/60S各サブユニットに解離する反応を再現し、RQT複合体のATPaseヘリカーゼによるmRNA引っ張りモデルを提唱した(Best et al., Nat Communi 2023）。衝突リボソームのユビキチン鎖をRQT複合体が認識する過程を高速AMFに直接観察に成功した（Matsuo et al., Nat Communi 2023）。

细胞维持的质量控制机制起着重要功能，可以解决由各种内部和外部因素引起的基因表达异常，并维持稳态。研究人员分析了RQC的分子基础（与核糖体相关质量控制），这是一种识别和解决异常翻译的翻译质量控制机制，发现如果核糖体在延伸过程中核糖体异常停止，则由随后的核糖体的碰撞而形成的“碰撞核糖体”是呈核糖体的碰撞。在这项研究中，我们分析了三个项目并发表了以下原始论文，旨在阐明异常翻译的检测响应系统和解决异常翻译的系统。 1。异常翻译的现实：EIF5a在异常蛋白质的猫尾添加反应中的新功能（Petr，Ebine等，Mol Cell 2023）。我们确定了识别质量控制机制18S NRD中异常翻译的因子FAP1，这是一种质量控制机制，质量控制机制降低了功能不足的核糖体，表明异常翻译实体是自身的停滞核糖体（Li等人，Mol Cell 20222）。 2）分析一种感觉异常翻译和诱导细胞反应的系统：哺乳动物细胞的体外翻译系统用于复制碰撞核糖体和Znf598的泛素化，以及由RQT复合物解离反应。 （Narita等，Nat Communi 2022）。 ③分析解析异常翻译的机制：我们复制了RQT复合物将碰撞核糖体分解为40s/60s的每个亚基的反应，并提出了用RQT复合物的ATPase Helicase ulna拉动模型（Best等人，NAT社区2023）。我们已经成功地直接观察了RQT复合物在高速AMF中识别碰撞核糖体的泛素链的过程（Matsuo等人，NAT社区2023）。

项目成果

University of Munich(ドイツ)

慕尼黑大学（德国）

Molecular basis of eIF5A-dependent CAT tailing in eukaryotic ribosome-associated quality control

• DOI: 10.1016/j.molcel.2023.01.020
• 发表时间: 2023-02-16
• 期刊: MOLECULAR CELL
• 影响因子: 16
• 作者: Tesina，Petr;Ebine，Shuhei;Beckmann，Roland
• 通讯作者: Beckmann，Roland