2023-04-24 九州大学
ポイント
- リボソームサブユニットRPL3の類似遺伝子であるRPL3Lは心臓や骨格筋に特異的に発現する。
- RPL3Lを含むリボソームが欠損した心臓では心臓の収縮に関わる遺伝子の翻訳ダイナミクスが乱れることを見出した。
- 横紋筋特異的なリボソームによる翻訳制御機構の理解は拡張型心筋症などの治療に繋がることが期待される。
概要
タンパク質の翻訳とは、DNAからmRNA(※1)に写し取られた遺伝情報をもとに、タンパク質を産生する過程です。リボソームはこの翻訳を担う複合体であり、約80種類のリボソームタンパク質と4種類のリボソームRNAから構成されます。リボソームの構成はどの細胞や組織においても同じであるとこれまで考えられていましたが、近年の研究により、異なる構成を持つリボソームが存在することが明らかになってきていました。
九州大学生体防御医学研究所の中山 敬一 主幹教授、松本 有樹修 准教授、白石 千瑳 大学院生、市原知哉 研究員、理化学研究所開拓研究本部の岩崎 信太郎 主任研究員らの研究グループは、横紋筋特異的に存在するリボソームを発見し、心機能に必要なタンパク質の翻訳を制御していることを見出しました。
リボソームサブユニットRPL3の類似遺伝子であるRPL3Lは心臓と骨格筋に特異的に発現していました。そこでRPL3Lを含む横紋筋特異的リボソームの生理的役割を解明するためにRPL3Lノックアウトマウスを作製したころ、このマウスでは心臓の収縮力が低下していることがわかりました。RPL3Lが欠損した心臓では、翻訳伸長ダイナミクス(※2)が乱れており、リボソームの衝突(※3)頻度が増加していることが明らかになりました。これにより心筋収縮に関与するタンパク質の発現量が減少し、心臓の収縮力の低下が生じたと考えられます。
近年、ヒトの心房細動や小児期の拡張型心筋症患者などでRPL3Lの遺伝子変異が報告されたことから、この組織特異的な翻訳制御機構の理解はこれら疾患の治療に繋がることが期待されます。
本研究成果は英国の雑誌「Nature Communications」に2023年4月20日(木)午後6時(日本時間)に掲載されました。
RPL3Lを含むリボソームは心臓に必須の翻訳制御を調節する
用語解説
(※1) mRNA:messenger RNAの略で、タンパク質を合成するための塩基配列情報を持ったRNAです。その遺伝情報は特定のアミノ酸に対応するコドンと呼ばれる3塩基配列という形になっていて、リボソームがmRNAの情報からタンパク質を合成する反応を翻訳と呼びます。
(※2) 翻訳伸長ダイナミクス:mRNAはリボソームによってタンパク質に翻訳されますが、リボソームは翻訳速度を適切に変化させながら翻訳を行なっています。翻訳速度の異常はタンパク質が適切にフォールディングできなくなったり、リボソームの衝突が起きたりします。
(※3) リボソーム衝突:なんらかの原因で翻訳リボソームがmRNA上で停滞すると、後続の翻訳リボソームが衝突してしまいます。リボソームが衝突すると翻訳を正常に進められないため、翻訳品質管理機構によって衝突が解消され、合成中のタンパク質は分解されてしまいます。
論文情報
掲載誌:Nature Communications
タイトル:RPL3L-containing ribosomes determine translation elongation dynamics required for cardiac function
著者名:Chisa Shiraishi, Akinobu Matsumoto, Kazuya Ichihara, Taishi Yamamoto, Takeshi Yokoyama, Taisuke Mizoo, Atsushi Hatano, Masaki Matsumoto, Yoshikazu Tanaka, Eriko Matsuura-Suzuki, Shintaro Iwasaki, Shouji Matsushima, Hiroyuki Tsutsui, Keiichi I. Nakayama
DOI:10.1038/s41467-023-37838-6
生体防御医学研究所 中山 敬一 主幹教授
