リボソームの異常な交通渋滞を選別する仕組みを解明
～高速ＡＦＭを用いて品質管理をつかさどる複合体の動きを可視化～
ポイント
- ＲＱＴ複合体の構成たんぱく質であるＣｕｅ３とＲｑｔ４が、異常な衝突リボソームに形成されるＫ６３型のユビキチン鎖を識別することを発見しました。
- １分子レベルの動態を可視化できる高速原子間力顕微鏡（高速ＡＦＭ）を用いて、ＲＱＴ複合体の動き、特に運動性の高い天然変性領域の可視化に成功しました。
- 本成果は、品質管理機構の破綻が原因とされる神経変性疾患などの発症機序の理解や新規治療戦略の開発につながることが期待されます。
概要
東京大学 医科学研究所 ＲＮＡ制御学分野の松尾 芳隆 准教授、稲田 利文 教授らの研究グループは、名古屋大学 理学研究科の内橋 貴之 教授（自然科学研究機構 生命創成探究センター 客員教授兼任）と共同でリボソームの異常な交通渋滞を選別する仕組みを解明しました。
リボソームは、ｍＲＮＡの遺伝情報を読み取ってたんぱく質を合成する「翻訳」を行なう装置であり、翻訳を停止したリボソームに後続のリボソームが衝突することによってリボソームの交通渋滞が起こります。細胞内でリボソームの交通渋滞が蓄積するとさまざまなストレス応答が誘導されます。一方で過剰なストレス応答を防ぐために、細胞はリボソームの交通渋滞を解消する品質管理機構を備えています。品質管理因子であるＨｅｌ２はリボソームの衝突を識別し、異常翻訳の目印としてユビキチンを付加します。このユビキチン化が目印となり、ＲＱＴ（Ｒｉｂｏｓｏｍｅ Ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｒｉｇｇｅｒ）複合体が衝突リボソームを強制的にサブユニット解離させることで交通渋滞を解消します。リボソームのユビキチン化は衝突リボソームの除去に必須ですが、それを識別する分子機構は十分に理解されていませんでした。
本研究グループは、生化学的手法を用いて衝突リボソームにＫ６３型のユビキチン鎖が形成され、それをＲＱＴ複合体の構成たんぱく質であるＣｕｅ３とＲｑｔ４が識別することを発見しました。さらに、１分子レベルの動態を可視化できる高速ＡＦＭを用いて、ＲＱＴ複合体の動き、特に運動性の高い天然変性領域の可視化に成功しました。
本成果は、品質管理機構の破綻が原因とされる神経変性疾患などの発症機序の理解や新規治療戦略の開発につながることが期待されます。
本研究成果は２０２３年１月１０日（火）（イギリス時間）、英国科学誌「Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」のオンライン版で公開されます。