真核生物の変異ｒＲＮＡ　８０Ｓリボソーム精製技術の開発と遺伝暗号解読機構の解析

本研究の目的は、真核生物の変異rRNAリボソームの解析手法の確立と、変異体による真核生物リボソームの機能解析である。本研究を通して、以下の研究成果を得た。真核生物の終止コドン解読は、真核生物特有のタンパク因子eRF1とeRF3がリボソームで機能することで達成されている。変異体や、翻訳伸長を阻害する抗生物質、eRF1/eRF3/リボソームの構造モデリングを用いて、終止コドン解読時におけるリボソームとeRF1、eRF3の相互作用部位とその機能を解析した。解析の結果、tRNAによるセンスコドン解読時に機能するリボソームの機能部位が、タンパク因子による終止コドン解読時にも同様の作用機序で機能していることが明らかにされ、センスコドンおよび終止コドンの両タイプの遺伝暗号に対してリボソームが普遍的に機能していることが示された。リボソームの拡張された機能として品質管理機構が注目されている。品質管理機構により異常翻訳・異常タンパク質が感知され、プロテアソームやヌクレアーゼで速やかに排除されることで、プロテオームの適性が維持されている。本研究では品質管理機構のモデルシステムを構築し、遺伝学的スクリーニングにより機能因子としてプロテアソーム非依存的ユビキチンライゲースを同定した。そこでリジン残基を系統的に置換したユビキチン変異体を作成し、品質管理機構で機能するユビキチン鎖を解析した。その結果、異常翻訳の感知経路では非プロテアソーム・シグナルである K63 ユビキチン鎖が機能することを明らかにした。一連の発見を統合し、K63ユビキチン鎖の伸長効率に基づいた異常停滞の感知経路を提唱した。

本研究の目的は、真核生物の変異rRNAリボソームの解析手法の確立と、変異体による真核生物リボソームの機能解析である。本研究を通して、以下の研究成果を得た。真核生物の終止コドン解読は、真核生物特有のタンパク因子eRF1とeRF3がリボソームで機能することで達成されている。変異体や、翻訳伸長を阻害する抗生物質、eRF1/eRF3/リボソームの構造モデリングを用いて、終止コドン解読時におけるリボソームとeRF1、eRF3の相互作用部位とその機能を解析した。解析の結果、tRNAによるセンスコドン解読時に機能するリボソームの機能部位が、タンパク因子による終止コドン解読時にも同様の作用機序で機能していることが明らかにされ、センスコドンおよび終止コドンの両タイプの遺伝暗号に対してリボソームが普遍的に機能していることが示された。リボソームの拡張された機能として品質管理機構が注目されている。品質管理機構により異常翻訳・異常タンパク質が感知され、プロテアソームやヌクレアーゼで速やかに排除されることで、プロテオームの適性が維持されている。本研究では品質管理機構のモデルシステムを構築し、遺伝学的スクリーニングにより機能因子としてプロテアソーム非依存的ユビキチンライゲースを同定した。そこでリジン残基を系統的に置換したユビキチン変異体を作成し、品質管理機構で機能するユビキチン鎖を解析した。その結果、異常翻訳の感知経路では非プロテアソーム・シグナルである K63 ユビキチン鎖が機能することを明らかにした。一連の発見を統合し、K63ユビキチン鎖の伸長効率に基づいた異常停滞の感知経路を提唱した。