京都産業大学,富山県立大学,科学技術振興機構(JST)

令和6年7月2日

京都産業大学
富山県立大学
科学技術振興機構(JST)

細菌における新規翻訳促進因子を発見
病原性細菌の抗菌薬耐性:共通祖先から進化したABCF因子の役割

~バイオものづくりや創薬開発への新たな可能性~

翻訳装置リボソームは、mRNAにコードされた塩基情報をアミノ酸情報へと変換する生体機能の担い手であり、生命活動に欠かすことのできないたんぱく質の合成装置です。しかし、リボソームはどんなアミノ酸でも一様に翻訳できるわけではなく、特定のアミノ酸配列では翻訳効率が低下すること、場合によっては翻訳が停滞してしまうことが知られています。翻訳反応の停滞や未成熟な異常たんぱく質の蓄積は生体機能に甚大な影響を及ぼします。このようなリボソームの不完全さを補う因子として、EF-P(Elongation Factor P)などの翻訳促進因子が発見されてきました。一方で、EF-Pは細菌の生育に必須な因子ではないため、同様の機能を持つ他の因子の存在が議論されてきましたが、その実態はこれまで不明のままでした。

本研究ではモデル細菌である枯草菌(こそうきん)用いて、翻訳促進遺伝子であるefpの変異体との二重変異によって合成致死となる変異の探索を行い、機能未知なたんぱく質の一種であるABCF因子のYfmRを同定しました。さらに、EF-PおよびYfmRが、プロリンとアスパラギン酸が交互に含まれる配列によって生じる翻訳停滞を解消する役割を果たすことを明らかにしました。以上の結果より、これまで機能未知であったABCF因子がリボソームの翻訳停滞を解消し、たんぱく質合成を促進するメカニズムを詳細に解析しました。さらに、生命情報科学を用いた解析から、多剤耐性遺伝子として注目されているARE(antibiotic resistance)-ABCF因子群が、こういった翻訳促進因子として作用するABCF因子を共通祖先として進化してきたことを明らかにしました。

これにより、たんぱく質合成装置リボソームの動的調節メカニズムに関する新たな知見が得られ、抗菌薬耐性機構の解明や新たな抗菌薬の開発に向けた基盤になることが期待されます。

本研究成果は、2024年6月29日付で「Nucleic Acid Research」に掲載されました。

本研究は、科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業 ACT-X「環境とバイオテクノロジー」領域における研究課題「温故知新、翻訳装置に内在する微生物環境応答機構の理解」(JPMJAX21BC)」の一環として実施されました。また日本学術振興会(JSPS) 科学研究費補助金・基盤研究(C)(23K05017)(研究代表者:高田 啓)、学術変革領域研究(A)(20H05926)、基盤研究(C)(21K06053)(研究代表者:千葉 志信)、若手研究(19K16044、21K15020)(研究代表者:藤原 圭吾)にご支援いただきました。

<プレスリリース資料>

<論文タイトル>

“Resolution of ribosomal stalling by EF-P and ABCF ATPases YfmR and YkpA/YbiT”
DOI:10.1093/nar/gkae556

<お問い合わせ先>

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