ミトコンドリア翻訳のダイナミクスを描く~網羅的で高解像度な手法が切り開くエネルギー工場の新知見~

ad

2025-11-13 理化学研究所,東京大学,東北大学,熊本大学,筑波大学

理研らの研究チームは、ミトコンドリア内でのタンパク質合成(翻訳)の進行を高精度で解析できる新手法「MitoIP-Thor-Ribo-Seq」を開発した。これにより、従来取得が困難だったミトコンドリアリボソームの翻訳開始頻度や伸長速度を細胞種ごとに定量化できるようになった。解析の結果、ヒト細胞では翻訳伸長速度が1秒あたり約0.5コドン、開始頻度は約435秒に1回と遅い一方、マウス筋芽細胞では伸長速度が倍の約1.0コドン、開始頻度も173秒に1回と高速で、細胞種間で大きく異なることが判明した。また、特定のミトコンドリアtRNA修飾の欠損がリボソーム停滞を引き起こし、翻訳障害やミトコンドリア病との関連を示すことも確認。研究は、エネルギー代謝制御や疾患機構の理解を進め、翻訳制御を標的とする創薬にも貢献が期待される。

ミトコンドリア翻訳のダイナミクスを描く~網羅的で高解像度な手法が切り開くエネルギー工場の新知見~
MitoIP-Thor-Ribo-Seq法によるミトコンドリア翻訳のダイナミクスと複雑性の解明

<関連情報>

ミトコンドリア翻訳の複雑さとダイナミクスのモニタリング Monitoring the complexity and dynamics of mitochondrial translation

Taisei Wakigawa, Mari Mito, Yushin Ando, Haruna Yamashiro, Kotaro Tomuro, Haruna Tani, Kazuhito Tomizawa, Takeshi Chujo, Asuteka Nagao, Takeo Suzuki, Osamu Nureki, Fan-Yan Wei, Yuichi Shichino, Yuzuru Itoh, Tsutomu Suzuki, Shintaro Iwasaki
Molecular Cell  Available online: 12 November 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2025.10.022

Highlights

  • MitoIP-Thor-Ribo-seq with retapamulin reveals the mitochondrial translation kinetics
  • mtIF3 drives internal ORF initiation
  • Mitoribosomes pause and form queues when tRNA anticodon stem loops are not modified
  • MitoIP-Thor-Disome-seq maps mitoribosome collision sites at codon resolution

Summary

Since mitochondrial translation leads to the synthesis of the essential oxidative phosphorylation (OXPHOS) subunits, exhaustive and quantitative delineation of mitoribosome traversal is needed. Here, we developed a variety of high-resolution mitochondrial ribosome profiling derivatives and revealed the intricate regulation of mammalian mitochondrial translation. Harnessing a translation inhibitor, retapamulin, our approach assessed the stoichiometry and kinetics of mitochondrial translation flux, such as the number of mitoribosomes on a transcript, the elongation rate, and the initiation rate. We also surveyed the impacts of modifications at the anticodon stem loop in mitochondrial tRNAs (mt-tRNAs), including all possible modifications at the 34th position, in cells deleting the corresponding enzymes and derived from patients, as well as in mouse tissues. Moreover, a retapamulin-assisted derivative and mito-disome profiling revealed mitochondrial translation initiation factor (mtIF) 3-mediated translation initiation from internal open reading frames (ORFs) and programmed mitoribosome collision sites across the mitochondrial transcriptome. Our work provides a useful platform for investigating protein synthesis within the energy powerhouse of the cell.

細胞遺伝子工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました