学位研究

終止コドンを持たない mRNA を翻訳した場合の対処方法

終止コドンを持たない mRNA は、酵母細胞のなかで通常の mRNA よりも早く分解されることが知られています。この分解経路には SKI7 という tRNA 運搬因子様の分子が関わっていますが、運搬因子に共通する G タンパク質ドメインは必須ではないと言われてきました。この研究では、SKI7 の分子遺伝学のアプローチによって、 SKI7 でもやはり運搬因子に共通する G タンパク質ドメインが、終止コドンを持たない mRNA の分解経路に積極的に関わっていることを明らかにしました。

しかし、SKI7 がどのようにこの分解経路に関わっているのか、分子の機能までは明らかにできていません。現在も SKI7 の機能を明らかにする研究に引き続き取り組んでいます。

mRNA 上でリボソームが停滞してしまったときの対処方法

mRNA を翻訳しているリボソームが翻訳中に mRNA 上で停滞してしまった場合は、DOM34 と HBS1 という tRNA 擬態分子とその運搬因子のはたらきによって、その mRNA が積極的に分解されることが知られています。この研究では、遺伝学のアプローチによって HEL2 とよばれる E3 ユビキチンリガーゼがこの分解経路に関わっていることを明らかにしました。また、興味深いことに、ユビキチン - プロテアソーム系におけるタンパク質分解経路で用いられる 48 番目のリシン残基 (K48) を介したユビキチン化ではなく、63 番目のリシン残基 (K63) を介したユビキチン化が関与していることを突き止めました。

しかし、リボソームの停滞から HEL2 によるユビキチン化に至るまでの過程の、分子のはたらきまでは明らかにできていません。現在もこの経路にどのような因子がどのように機能しているのか、分子のはたらきを明らかにする研究に引き続き取り組んでいます。

真核生物の解離因子 (eRF1) が３種類の終止コドン全てを認識できる理由

原核生物では 2 つの解離因子 RF1 と RF2 が tRNA 擬態分子として、それぞれ UAR (UAA/UAG) と URA (UAA/UGA) の 2 種類ずつの終止コドンを認識します。一方、真核生物では tRNA 擬態分子の eRF1 ひとつで 3 種類全ての終止コドンを認識しています。また、普遍的でない遺伝暗号表を採用する真核生物のなかには、終止コドンとして UAR の 2 コドンを採用している生き物と、UGA の 1 コドンのみを採用している生き物がいることが知られています。この研究では、eRF1 の 123 番目のロイシン残基が UAR への認識と UGA への認識を両立させる役割を担うことを明らかにしました。このロイシン残基への点変異によって UAR 特異的な eRF1 や UGA 特異的な eRF1 を得ることができ、原核生物のように 2 分子の tRNA 擬態分子で 3 種類の終止コドンを認識する酵母の構築にも成功しました。

tRNA 擬態分子とその運搬因子の共通性と分業化

真核生物では tRNA 擬態分子は、それぞれ特異的な運搬因子を介してリボソームに侵入しています。古細菌のゲノム配列解析から、古細菌には終止コドンを認識する tRNA 擬態分子は存在するものの、それを運搬する因子は見つかりませんでした。この研究では、古細菌では、tRNA を運搬する翻訳伸長因子 (EF-Tu/EF-1A) が tRNA だけでなく、タンパク質である tRNA 擬態分子とも結合することを明らかにしました。つまり、リボソーム上における機能だけでなく、運搬因子との相互作用においてもタンパク質が tRNA を擬態しているといえます。また、構造生物学の研究室との共同研究によって、タンパク質複合体の立体構造の観点からも tRNA 擬態分子が tRNA を分子擬態する姿を検証しました。