研究項目及び実施体制
分子擬態を利用した生物系素材の基礎研究
(中村義一/東京大学医科学研究所)
研究の目的
擬態は、魚や昆虫などの世界だけでなく、ミクロの世界にも存在し、タンパク質合成(翻訳)を調節するタンパク質がtRNAを巧みに擬態し機能する。このようなタンパク質・RNA間の「分子擬態」の仕組を解明し、新しいバイオテクノロジーへ挑戦する。さらに、酵母では擬態分子の働きがプリオン性因子により制御されるため、酵母プリオンの基本特性を解明して、プリオン伝搬のモデル研究として役立てる。
研究の内容
遺伝暗号が発見されてから40年余、終止コドン解読の仕組みが未解明であったため、翻訳(解離)因子による終止コドン認識機構に照準して、分子擬態の機能的な解析を推進した。さらに、翻訳因子のX線結晶回折法により、分子擬態の構造的な解析を行った。プリオン研究については、広範な酵母種から(プリオン特性をもつ)解離因子ホモログを分離し、プリオン伝搬機構を解析した。最後に、生理活性ならびに遺伝子調節因子に対して特異的な相互作用活性をもつRNA分子の人工進化(SELEX)を行い、分子擬態の応用研究を推進した。
主要な成果
- 終止コドンに対するペプチドアンチコドンを発見し、遺伝暗号解読の完全解をもたらした。この発見により、タンパク質がRNAの機能までも巧妙に擬態しうることを明らかにした。
- タンパク質合成の最終ステップで働く(高度好熱菌)リボソーム再生因子(RRF)の2.6Å結晶構造を解明して、tRNA擬態性を証明した。これにより、分子擬態を、機能ならびに構造の両面から解析する当初目標を達成した。
- 強い異種間伝搬性をもつ「スーパープリオン」を酵母Kluyveromyces lactis種から分離し、共凝集による準プリオン(quasi-prion)モデルを提出した。
主な発表論文
- Ito K., et al. : A tripeptide 'anticodon' deciphers stop codons in messenger RNA: Nature, 403: 680-684 (2000)
- Nakamura Y., et al. : Mimicry grasps reality in translation termination: Cell, 101: 349-352 (2000)
- Wilson K., et al. : Functional sites of interaction between release factor RF1 and the ribosome: Nature Str. Biol., 7: 866-870 (2000)
- Nakayashiki T., et al. : Yeast [PSI+] prions that are crosstransmissible and susceptible beyond a species barrier through a quasi-prion state: Mol. Cell, 7: 1121-1130 (2001)
- Uno M., et al. : Polypeptide release at sense and non-cognate stop codons by localized charge-exchange alterations in translational release factors : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99: 1819-1824 (2002)
研究のイメージ
