たんぱく質の発現を保証する翻訳品質管理機構の新規関連因子を発見

ゲノムＤＮＡにコードされた遺伝情報を正しく読み写し、生命機能の担い手であるたんぱく質の発現を保証することは、すべての生命にとって必須なプロセスです。特に、その最終段階である翻訳反応はその主役であるリボソームを含め多数の因子が関わり、複写された塩基配列上の遺伝情報を読み解き、アミノ酸配列へと変換する非常に複雑な反応ですが、技術の発展に伴い、翻訳反応のメカニズムや制御機構の詳細が明らかにされつつあります。しかし、翻訳反応の曖昧さを補完する翻訳品質管理機構に関しては、この機構の担い手である因子（たんぱく質）の微生物種間における多様性について十分に解明されていませんでした。

本研究では、モデル微生物である枯草菌（こそうきん）を対象に当該研究者がこれまで世界に先駆けて明らかにしてきた微生物における翻訳品質管理機構ＲＱＣ（Ｒｉｂｏｓｏｍｅ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）に関して、新規関連因子ＹｌｍＨを同定しました。ＲＱＣにおいては、主要因子ＲｑｃＨが促進因子ＲｑｃＰと協働し、翻訳異常に起因して伸長途中で解離した５０Ｓサブユニットを認識し、未成熟な翻訳途上ペプチドに分解タグを付加することで分解・除去を促します。遺伝学的解析・クライオ電子顕微鏡による立体構造解析によって、新規関連因子ＹｌｍＨが促進因子ＲｑｃＰの機能を代替することを明らかにしました。加えて、生命情報科学的解析から、ＲＱＣの主要因子ＲｑｃＨは保持する一方、促進因子ＲｑｃＰを保持していない微生物群の多くで、今回同定した関連因子ＹｌｍＨが保存されていることを明らかにしました。ＲｑｃＰとＹｌｍＨはＳ４ ｄｏｍａｉｎという共通した機能ドメインを持っており、枯草菌のようにＲｑｃＰおよびＹｌｍＨの２種類の促進因子を保持する微生物種やどちらか一方を保持している微生物種など、種間で多様性があることを明らかにしました。遺伝子の発現を保証する機構は生命の根幹であり、今回の研究成果は、翻訳異常によって引き起こされる生体機能異常の分子メカニズムを理解するための基盤になることが期待されます。

本研究成果は、２０２４年５月３０日付で「Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ」に掲載されます。