科学技術振興機構の広報誌「JSTnews」 第80回

【JSTnews3月号掲載】NEWS&TOPICS　戦略的創造研究推進事業さきがけ／研究領域「時空間マルチスケール計測に基づく生物の復元あるいは多様化を実現する機構の解明」　研究課題「『不都合な配列』解析で切り拓く翻訳制御と生命力の理解」

バイオものづくりにつながる、合成困難なアミノ酸配列パターンを細菌に発見

　細胞内では、リボソームが遺伝情報を担うDNAに従って20種類のアミノ酸を特定の並び順で数十～数千個連結してたんぱく質を合成します。最近になり、リボソームにとって合成が困難なアミノ酸配列があることがわかってきました。こうしたアミノ酸配列を「難翻訳配列」と呼びます。たんぱく質の合成を止めてしまう難翻訳配列は本来、生物にとって不都合なものであり、その存在が生物の進化にどのような影響を与えてきたのか知ることは極めて重要です。

　国立遺伝学研究所の藤原圭吾特命助教と京都産業大学の千葉志信教授らの研究グループは、細菌が共通に持つ難翻訳配列のパターンを見つけ、さらに難翻訳配列を積極的に利用して働く特異なたんぱく質群があることを明らかにしました。同グループはまず、系統的な変異解析により、アルギニンーグリシンープロリンープロリン（RGPP）や、アルギニンーアラニンープロリンープロリン（RAPP）というアミノ酸配列が含まれると難翻訳配列になりやすいことを突き止めました。次に、細菌界全体を網羅した遺伝情報の解析から、RGPP配列が細菌界で最も出現頻度が低いことを発見。さらに、RAPPやRGPPという配列をカルボキシ末端付近に持つたんぱく質が多い放線菌に着目し、生物情報学的な解析によってこれらのたんぱく質が、細胞内外の環境を監視して適応するために働くと思われる未知の生理機能を持つことを示しました。

　今回の成果は、遺伝情報の進化や遺伝子発現、翻訳の分子機構を理解する基礎的な知見となります。細菌や微生物を利用して有用化合物を生産する「バイオものづくり」や抗生物質の開発でも有用となると考えられます。

リボソームではメッセンジャーRNA（mRNA）を翻訳してたんぱく質を合成する。多くの細菌において、リボソームでのたんぱく質の合成を止めてしまう難翻訳配列の共通パターンが存在することを発見し、その機能を調べた。

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