リボソーム衝突が細胞ストレスのシグナルを送る(Colliding ribosomes signal cellular stress)

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2025-11-21 ミュンヘン大学(LMU)

タンパク質合成を担うリボソームは、細胞におけるストレスを感知する「監視プラットフォーム」でもある。LMUの研究チームは、アミノ酸欠乏・mRNA損傷・ウイルス感染などによってリボソームが移動停止・衝突 (“collision”) を起こし、それが細胞ストレス応答「リボソトキシックストレス応答(RSR)」の起点となることを明らかにした。彼らは、キナーゼ酵素 ZAK が衝突したリボソームに直接結合しその構造変化を認識することでストレスシグナルを起動する仕組みを、バイオ化学手法およびクライオ電子顕微鏡を用いて構造レベルで解明した。ZAKがリボソーム特定タンパク質との相互作用で二量体化しシグナルカスケードを開始することで、細胞が異常を高精度・早期に把握する経路が示された。この成果は、翻訳の質制御、リボソーム・ダウンストリームシグナル、免疫応答の連関理解を深めるものであり、ZAK異常が炎症疾患・慢性リボソームストレスと関連する点から治療ターゲットとしても注目される。

<関連情報>

衝突したリボソームでのZAK活性化 ZAK activation at the collided ribosome

Vienna L. Huso,Shuangshuang Niu,Marco A. Catipovic,James A. Saba,Timo Denk,Eugene Park,Jingdong Cheng,Otto Berninghausen,Thomas Becker,Rachel Green & Roland Beckmann
Nature  Published:19 November 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-025-09772-8

リボソーム衝突が細胞ストレスのシグナルを送る(Colliding ribosomes signal cellular stress)

Abstract

Ribosome collisions activate the ribotoxic stress response mediated by the MAP3K ZAK, which in turn regulates cell-fate consequences through downstream phosphorylation of the MAPKs p38 and JNK1. Despite the critical role of ZAK during cellular stress, a mechanistic and structural understanding of ZAK–ribosome interactions and how these lead to activation remain elusive. Here we combine biochemistry and cryo-electron microscopy to discover distinct ZAK–ribosome interactions required for constitutive recruitment and for activation. We find that upon induction of ribosome collisions, interactions between ZAK and the ribosomal protein RACK1 enable its activation by dimerization of its SAM domains at the collision interface. Furthermore, we discover how this process is negatively regulated by the ribosome-binding protein SERBP1 to prevent constitutive ZAK activation. Characterization of novel SAM variants as well as a known pathogenic variant of the SAM domain of ZAK supports a key role of the SAM domain in regulating kinase activity on and off the ribosome, with some mutants bypassing the ribosome requirement for ZAK activation. Collectively, our data provide a mechanistic blueprint of the kinase activity of ZAK at the collided ribosome interface.

医療・健康
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