１分子力学測定によるＳｅｃＭ翻訳アレスト解除機構の解明

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大腸菌の分泌タンパク質SecMは，アレスト配列を有し，翻訳途上でリボソームと相互作用して，翻訳アレストと呼ばれる一時的な翻訳停止を引き起こす．これによって下流遺伝子secAの発現量が調節され，大腸菌の膜透過活性が調節されている．翻訳アレストはリボソーム外からの物理的な負荷によって解除されると考えられているが，肝となる外部負荷の大きさと翻訳アレストの安定性についてはほとんど分かっていない．本研究では，光ピンセットを用いた1分子力学測定系を構築し，人工的に負荷を加えて翻訳アレストの解除を試みる．これにより，物理的な負荷が翻訳アレスト状態をどのように制御するかを定量的に調べることを目的とした．以下に本研究の成果を示す．1) 1分子力学測定系を構築し，翻訳アレスト複合体への負荷の印加およびmRNA上におけるリボソーム位置の検出に成功したSecM翻訳アレスト複合体（新生ポリペプチド鎖－リボソーム－mRNA）を調整し，新生ポリペプチド鎖とmRNAをそれぞれビーズに結合させ，光ピンセットを用いて両端に負荷を印加しながらビーズの中心間距離を測定することで，mRNA上におけるリボソームの位置をリアルタイムで検出することが可能となった．これにより，負荷を加えながらリボソームの動きを追跡できるようになった．2) 人工的に負荷を加えることで翻訳アレストの解除に成功した構築した1分子力学測定系により，1~2 pN程度の負荷を継続的に印加することで翻訳アレストを解除することができた．また，翻訳再開後のリボソームの動きをリアルタイムで測定することに成功した．これにより，翻訳アレストの定量的評価が可能となり，新生鎖による翻訳制御の研究への応用が期待できる．