tRNA前駆体が生育温度を感知する ―熱ストレスで増加するキャップ化tRNA前駆体がタンパク質合成を抑制する―

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2026-08-07 東京大学

東京大学の研究グループは、出芽酵母でtRNA前駆体(pre-tRNA)が熱ストレスを感知し、タンパク質合成を抑制する新たな仕組みを発見した。酵母を通常の30℃から37℃にすると、ほぼ全種類のpre-tRNAで5′末端のキャップ修飾が増加することを確認。研究チームは新たにCaSh-seq法を開発し、キャップ化pre-tRNAの網羅的解析とtRNA遺伝子の高精度な転写地図作成を実現した。キャップ化されやすいpre-tRNAほど熱ストレス時に分解されやすく、キャップ修飾にはRNAを分解から保護する働きもあることが示された。さらに、キャップ化pre-tRNAが翻訳開始因子eIF4Eを捕捉し、mRNAへの結合を妨げることで、キャップ依存的な翻訳開始を選択的に抑制することを発見した。これによりpre-tRNAは単なるtRNAの前駆体ではなく、温度変化を感知して遺伝子発現を調節する機能性RNAとして働くことが示された。将来、ヒトを含む真核生物に共通するストレス応答機構である可能性がある。

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概念図:熱ストレス時におけるpre-tRNAキャッピングによるタンパク質合成の調節機構

<関連情報>

熱ストレスは、サッカロミセス・セレビシエにおけるキャップ依存性翻訳を調節するために、プレtRNAキャッピングを促進する Heat stress promotes pre-tRNA capping to modulate cap-dependent translation in Saccharomyces cerevisiae

Ittoku Kikuchi,Takayuki Ohira,Taichi Nakatsuka,Yuma Ishigami & Tsutomu Suzuki
Nature Communications  Published:07 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-76325-6

Abstract

Methylguanosine capping, a post-transcriptional modification of the 5′ terminus of RNA polymerase II transcripts, influences RNA function, stability, and protein synthesis. Previously, we identified the cap modification in specific transfer RNA (tRNA) precursors (pre-tRNAs) transcribed by RNA polymerase III in Saccharomyces cerevisiae, and demonstrated that pre-tRNA capping prevents 5′ exonucleolytic degradation of pre-tRNAs. Herein, we comprehensively mapped pre-tRNA capping and found that nearly all pre-tRNAs undergo cap modification. This analysis enabled precise determination of transcription start sites for all tRNA genes, and the capping efficiency was strongly influenced by the base-pairing probability between 5′ leaders and 3′ trailers of pre-tRNAs. Furthermore, pre-tRNA capping was significantly upregulated under heat stress, resulting in capped pre-tRNA-derived fragments. Capped pre-tRNAs modulated cap-dependent translation by sequestering eukaryotic initiation factor 4E (eIF4E). Overall, these findings suggest that pre-tRNA capping contributes to the regulation of cap-dependent translation under heat stress conditions in Saccharomyces cerevisiae.

細胞遺伝子工学
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