翻訳効率が高いメッセンジャーRNAの構造に関する研究

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大腸菌菌体内においてブタのアデニレートキナーゼ(ADK)を発現させる実験で、DNA上で翻訳開始部位にATGを2個連続させることによって、ADKの合成量が3〜4倍に増加することを明らかにした。さらに、Northernhybridizationの結果から、2AUGのADKmRNAは、1AUGのADKmRNAに比べて安定であることが示され、翻訳開始効率の差によってポリソーム形成状況が変化したことが示唆された。そこで、T7RNApolymeraseを用いてADKのmRNAを作製し、E.coliS30の系で翻訳させるinvitroの実験を行った。mRNA量に依存した蛋白質合成量(ADK合成量)の変化を、^<35>S標識メチオニンのADKへの取込量を測定することによって比較した。その結果、AUGを連続させることによってADK合成量が約2倍に増加することが示された。これらの実験から、大腸菌の系において、連続する開始コドンAUGがmRNAの翻訳効率を上昇させることを明らかにした。一方、真核細胞の系において連続AUGコドンの効果を調べるため、ヤギのプレーα-ラクトアルブミン(プレα-LA)のmRNAを作製し、小麦胚芽の系でinvitroの翻訳実験を行った。既に、AUGが1個の場合よりも2個連続しているほうがmRNAへのリボソームの結合効率が上昇すること、その結果としてプレーα-LAの合成量が約2倍に増加することを見い出していた。そこで、5^1非翻訳領域(5^1-UTR)を変えたときに、連続AUGの効果がどのように変化するかを調べる実験を行った。その結果、連続AUGコドンの効果は、5^1-UTRが9塩基と短いmRNAでは顕著に示されたが、5^1-UTRの長さを36塩基まで伸ばすと比較的小さくなることがわかった。