東京大学医科学研究所
東京大学大学院理学系研究科
東京大学大学院新領域創成科学研究科

発表のポイント

◆クライオ電子顕微鏡を用いて翻訳因子eIF5Aの新生鎖複合体への結合の可視化に成功しました。

◆新生鎖複合体にeIF5Aが結合してペプチド結合反応に関与することを明らかにし、CATテイリング反応に関与する因子として世界で初めて同定しました。

◆本成果は、翻訳が活発な神経系、特に筋肉の運動に必須な神経筋の異常が原因とされる神経筋疾患の発症機構の解明や創薬基盤の確立につながることが期待されます。

発表概要

東京大学 医科学研究所RNA制御学分野／大学院理学系研究科生物科学専攻／大学院新領域創成科学研究科メディカル情報生命専攻の稲田利文教授と海老根修平学術専門職員、ミュンヘン大学Gene CenterのPetr TesinaとRoland Beckmann教授のグループは、翻訳因子eIF5Aが非典型翻訳CATテイリング反応を促進することを世界で初めて解明しました。

リボソームはmRNA上の遺伝暗号を解読し、対応するtRNAを取り込むことでタンパク質を合成します。通常タンパク質の合成反応では、リボソームの構造変化が常時行われており、GTPaseと呼ばれるエネルギー源の供給がこの反応を可能にしています。生体内ではNonstop mRNAのような異常なmRNAがリボソームの停滞およびリボソーム間の衝突を引き起こします。しかし、品質管理機構が衝突したリボソームを解離させ、合成途中のペプチド鎖の分解を誘導することで速やかに対処しています。

　品質管理因子であるRqc2は解離したリボソームの大サブユニットに結合し、mRNAやGTPaseが存在しないのにも関わらず、合成途中のタンパク質のC末端側にCATテイルと呼ばれる特殊な配列を付加することが知られています。これまでCATテイルは合成途中のタンパク質の分解促進やCATテイル自身が分解の目印として働くといった生理的機能の解析は行われてきましたが、CATテイリング反応の分子機構は十分に理解されていませんでした。

クライオ電子顕微鏡を用いた構造解析と遺伝学的手法による機能解析によってeIF5AがCATテイリング反応の促進因子としての役割を担うことを発見し、eIF5Aの結合がCATテイリング反応に必須なリボソームの構造変化の引き金として働くことを見出しました。

本成果は、翻訳が活発な神経系、特に筋肉の運動に必須な神経筋の異常が原因とされる経筋疾患の発症機構の解明や創薬基盤の確立につながることが期待されます。

本研究成果は2月16日、米国科学誌「Molecular Cell」に掲載されました。

詳細は、医科学研究所ウェブサイトをご覧ください。

東京大学医科学研究所ウェブサイト
https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/imsut/jp/research/papers/page_00131.html