Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

翻訳品質管理 / リボソーム動態 / ユビキチン化 / リボソーム品質管理 / ストレス応答 / クライオ電子顕微鏡 / リボソーム / E3ライゲース / クライオ電子顕微鏡 / 品質管理 / 翻訳阻害 / クライオ電子顕微 / 異常翻訳停滞 / サブユニット解離 / プロテアソーム / 翻訳制御 / リボソーム修飾 / タンパク質分解 / リボソーム動体 / ユビキチン化制御 / 異常タンパク質分解 / 異常mRNA分解

正確な遺伝子発現は生命現象の根幹であり、その破綻や異常は様々な疾患の原因となる。正確なタンパク質合成を保証するため、細胞は異常な翻訳伸長阻害を認識し排除する品質管理機構RQCを保持している。リボソームは、タンパク質の誕生からフォールディングを含む成熟化過程で極めて重要なハブとして機能するため、品質管理機構18S NRDによって品質が管理されている。研究代表者は、異常翻訳に起因する２つの品質管理機構であるRQCと18S NRDに共通する分子機構を解析し、E3ユビキチンライゲースが、特異的な翻訳停止状態のリボソームの認識機構とユビキチン化によるリボソーム動態制御の分子基盤を解明した。

研究代表者は、翻訳品質管理に加えmRNA安定性制御やストレス応答時における特異的リボソームユビキチン化による発現制御機構を世界に先駆けて報告し、生理機能を解析している。翻訳正確性維持機構は生命現象の基盤であり、特異的修飾によるリボソーム動態制御機構の解明は、タンパク質恒常性の維持に非常に重要であることが明確になった。正確な遺伝子発現は生命現象の根幹であり、その破綻や異常は様々な疾患の原因となる。従って本研究におけるリボソーム修飾による動態制御と発現制御機構の解明は、様々なタンパク質恒常性の異常に起因する神経変性疾患について発症の理解と創薬のの分子基盤になることは間違いないと考える。

mRNA 品質管理 / 翻訳アレスト / 新生ポリペプチド鎖 / mRNA 分子内切断 / ユビキチン化 / プロテアソーム / リボソーム / リボソーム解離因子 / mRNA品質管理 / 異常RNA分解 / 異常タンパク質分解 / ユビキチン化 / RNA / 翻訳 / 品質管理 / タンパク質分解

新生ポリペプチド鎖依存の翻訳アレストに必須な因子として、RACK1を同定し、RACK1の40Sリボソームへの結合が翻訳アレストに重要性であることを示した。RACK1は、60Sリボソーマルサブユニットと結合するE3ユビキチンライゲースLtn1依存の新生ポリペプチド鎖の分解にもRACK1が必須である事を明らかにした。

遺伝子発現 / 品質管理 / 異常mRNA / 異常翻訳 / プロテアソーム / リボソーム / 新生ポリペプチド鎖 / 翻訳アレスト / RNA / 翻訳伸長阻 / RMA品質管理 / タンパク質分解 / mRNA分解 / 翻訳

我々は、代表的な異常mRNAであるノンストップ(終止コドンを持たない)mRNAにおける翻訳抑制と異常タンパク質分解機構について解析を行い、ポリ(A)鎖の翻訳自体が、多段階での発現抑制機構を作動させ、品質管理機構において必須な役割を果たすことを初めて明確に示した。翻訳アレストを引き起こすアミノ酸配列の特異性について解析を行った結果、塩基性新生ポリペプチド鎖の持つ正の電荷とリボソームトンネルを形成するリボソーマルRNAの負の電荷の間の静電的相互作用による翻訳抑制機構が示唆された。さらに、連続した塩基性アミノ酸配列に依存する翻訳アレストは、1)合成途中のポリペプチド鎖のプロテアソームによる迅速な分解と、2)mRNAの分子内切断を引き起こすことも明らかにしている。

オートファジー / 初期胚 / タンパク質分解 / 受精 / リソソーム / 卵特異的遺伝子ノックアウト / 品質管理

昨年度、受精直後の初期胚でオートファジーが活性化することを見いだし、この時期オートファジーが不能となる卵特異的Atg5ノックアウトマウスでは胎生致死となることを明らかとした。本年度は、このマウスをさらに解析し、初期胚での完全オートファジー欠損は4-8細胞期の致死となること、この胚ではタンパク質合成が低下することから初期胚は自己タンパク質分解によって生じたアミノ酸を新規タンパク質合成の材料としていることが示唆された。一方、卵特異的ノックアウトマウス由来の卵子でも、野生型精子と受精すれば産仔が得られたため、受精後のオートファジーが重要であると考えられた。しかし、産仔数は予想された数より少なかった。またその傾向は年齢が進むにつれてより顕性化した。これらのことは、オートファジー不能卵は排卵時にすでに機能が損なわれている可能性を示唆した。そこで、他の組織と同様にオートファジーが卵細胞の品質管理に関与している可能性を考え、卵特異的ノックアウトマウスの卵を解析したところ、ユビキチン抗体で染色されるタンパク質凝集体と考えられる構造体が蓄積していた。これらはp62抗体によっても染色された。同様の構造体は野生型老齢マウスの卵においても検出されたため、生理的条件下でも蓄積しうるものが、オートファジー欠損によってより早期に観察されたものと考えられた。したがって、長期に維持される卵細胞においてもオートファジーは品質管理機構として重要であることが考えられ、今後不妊等との関連が注目される。

【研究連携者】
星野真一	名古屋市立大学	大学院・薬学研究科	教授	(Kakenデータベース)