タンパク質合成装置の適者生存~翻訳の遅いリボソームが衝突依存的に分解される仕組みの発見~

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2025-12-16 東京大学

東京大学医科学研究所の研究チームは、翻訳速度の違いによって生じるリボソーム同士の衝突が、翻訳の遅いリボソームを選択的に分解へ導く新たな品質管理機構を発見しました。出芽酵母を用いた解析により、翻訳伸長中に速度差で衝突が起こると、衝突センサーHel2とE3ユビキチンリガーゼMag2が関与し、リボソーム小サブユニットタンパク質uS3のユビキチン化を介して小サブユニットが分解されることが明らかになりました。これは、翻訳開始時の単独停滞に応答する既知経路(Mag2–Fap1)とは異なる、衝突依存的分解経路(Mag2–Hel2)の存在を示します。さらに、抗がん剤シスプラチン処理や細胞の成長段階変化によってもリボソーム衝突が増加し、分解が促進されることが示されました。本成果は、翻訳動態に応じてリボソーム量を調整する仕組みを提示し、リボソーム異質性に起因する疾患や薬物応答の理解に重要な知見を与えます。

タンパク質合成装置の適者生存~翻訳の遅いリボソームが衝突依存的に分解される仕組みの発見~
リボソーム競合に起因するリボソーム分解経路

<関連情報>

リボソームの競合と翻訳の摂動によって引き起こされる衝突誘発リボソーム分解 Collision-induced ribosome degradation driven by ribosome competition and translational perturbations

Sihan Li,Okuto Shounai,Misaki Kato,Ken Ikeuchi & Toshifumi Inada
Nature Communications  Published:12 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-66026-x

Abstract

Individual stalling of catalytically inactive ribosomes at the start codon triggers ubiquitination of ribosomal protein uS3 and subsequent 18S rRNA decay. While collisions between ribosomes during translation elongation represent a more widespread form of translation perturbation, their impact on ribosome stability remains unknown. Here, we clarify a bifurcation in ubiquitination-mediated ribosome turnover, identifying a collision-induced branch of uS3 ubiquitination and small subunit destabilization in yeast. This pathway eliminates not only non-functional ribosomes but also translationally active ones with a prokaryotic-like decoding center, driven by competition with wild-type ribosomes due to differing translation rates. We further show that endogenous ribosomal subunit stoichiometry shifts toward a small-subunit-shortage state via ubiquitination upon perturbed translation triggered by the anti-cancer drug cisplatin and the growth phase transition. These findings reveal a mechanism by which ribosome dynamics generally affects ribosome stability, implicating ribosome dysfunction, heterogeneity, and stress-related translational disturbances in small subunit degradation.

生物化学工学
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