研究内容

　私たちは大腸菌を用いて翻訳機構の研究を進めています。

　私たちのからだを構成するタンパク質は，アミノ酸が重合して出来た高分子です。アミノ酸配列の情報はDNA上に記述されており，その情報，すなわち遺伝情報はまずmRNAへと「転写」され，ついでタンパク質へと「翻訳」されます。

　翻訳において中心的役割を担うのはRNAとタンパク質からなる巨大複合体，リボソームです。リボソームはmRNA上の「開始シグナル」に結合し，そこからmRNA上の遺伝情報をスキャンしながらタンパク質分子を合成し，「終結シグナル」に到達して翻訳を終結します。このタンパク質合成の開始から終結までのサイクルを繰り返すことで，リボソームは細胞が必要とするタンパク質を生産し続けます。

　mRNAに欠陥があり，本来持つべき「終結シグナル」が失われると，リボソームは通常の翻訳終結が出来ずに欠陥mRNA上に捕われます。捕われたリボソームはタンパク質合成のサイクルから外れてしまい，細胞全体としてのタンパク質合成活性が低下します。この状態が深刻になると細胞は生存出来なくなりますが，バクテリアはtrans-translationと呼ばれる特殊な機構で欠陥mRNA上に捕われたリボソームを解放し，タンパク質合成のサイクルに復帰させることが知られています。

　私たちは最近，trans-translationとは異なる機構で欠陥mRNA上に捕われたリボソームを解放する新しい因子を見出しました。ArfAと名付けたこの因子は，バクテリアに特異的なタンパク質であり，これまで報告されていない特殊な機構でリボソームを解放しますが，その詳細な分子機構には未だ不明な点が多く，その解明には至っていません。現在，様々な手法を駆使して，ArfAによるリボソーム解放機構の全体像の解明に挑戦しています。

　また，私たちはArfAの解析を通して，ArfBと名付けた別のリボソーム解放因子も発見しました。この因子はArfAとは異なり，様々な生物種にそのホモログを見ることが出来ます。ArfBやそのホモログによるリボソーム解放機構も私たちの大きな解析対象の一つです。

　大腸菌のリボソーム解放機構を研究してわかったことの一つは，リボソームのリサイクルが生命にとって大変重要であるということです（右図参照）。欠陥mRNAがリボソームを捉えるとリボソームのリサイクルが滞り，最悪の場合は細胞死に至ります。細胞が健やかに生存するためには，常にmRNAの品質を管理し，健全な翻訳機構を維持することが必要なのでしょう。生物が「生きる」ために様々な機構を有していることを再認識させられます。

　このように，単純な生物とされるバクテリアの中でも，特に解析が進んだ大腸菌においてさえ，まだまだわからないことが数多く残されています。私たちは分子遺伝学的，分子生物学的アプローチでそれらを解明し，翻訳機構に限らず，生命の全体像を理解することを目指しています。

　私たちは，一緒にバクテリア遺伝学や生化学を楽しめる人，リボソーム解放を含めた翻訳機構の解明に興味を持つ人を歓迎します。

主な原著論文

Yuhei Chadani, Koreaki Ito, Kazuhiro Kutsukake and Tatsuhiko Abo. ArfA recruits release factor 2 to rescue stalled ribosomes by peptidyl-tRNA hydrolysis in Escherichia coli. Molecular Microbiology, 86: 37-50 (2012)

Koreaki Ito, Yuhei Chadani, Kenta Nakamori, Shinobu Chiba, Yoshinori Akiyama and Tatsuhiko Abo. Nascentome Analysis Uncovers Futile Protein Synthesis in Escherichia coli PLoS ONE 6(12): e28413. (2011)

Yasushi Tanabe, Takeo Wada, Katsuhiko Ono, Tatsuhiko Abo, and Kazuhiro Kutsukake. The transcript from the σ²⁸-dependent promoter is translationally inert in the expression of the σ²⁸-encoding gene fliA in the fliAZ operon of Salmonella enterica serovar Typhimurium. J. Bacteriol. 193(22): 6132-6141. (2011)

Yuhei Chadani, Emi Matsumoto, Hiroaki Aso, Takeo Wada, Kazuhiro Kutsukake, Shizuyo Sutou and Tatsuhiko Abo. trans-translation-mediated tight regulation of the expression of the alternative ribosome-rescue factor ArfA in Escherichia coli. Genes Genet. Syst. 86:151–163. (2011)（遺伝学会GGS prize 2012受賞）

Yuhei Chadani, Katsuhiko Ono, Kazuhiro Kutsukake and Tatsuhiko Abo. Escherichia coli YaeJ protein mediates a novel ribosome-rescue pathway distinct from SsrA- and ArfA-mediated pathways. Molecular Microbiology 80(3):772-785 (2011)

Takeo Wada, Tomoe Morizane, Tatsuhiko Abo, Akira Tominaga, Kanako Inoue-Tanaka, and Kazuhiro Kutsukake. EAL Domain Protein YdiV Acts as an Anti-FlhD₄C₂ Factor Responsible for Nutritional Control of the Flagellar Regulon in Salmonella enterica Serovar Typhimurium. Journal of Bacteriology 193(7):1600-1611 (2011)

Yuhei Chadani, Katsuhiko Ono, Shin-ichiro Ozawa, Yuichiro Takahashi, Kazuyuki Takai, Hideaki Nanamiya, Yuzuru Tozawa, Kazuhiro Kutsukake and Tatsuhiko Abo. Ribosome rescue by Escherichia coli ArfA (YhdL) in the absence of trans-translation system. Molecular Microbiology 78(4):796-808. (2010) （Faculty1000被推薦）

Katsuhiko Ono, Kazuhiro Kutsukake, and Tatsuhiko Abo. Suppression by enhanced RpoE activity of the temperature-sensitive phenotype of a degP ssrA double mutant in Escherichia coli. Genes & Genetic Systems, 84:15-24. (2009)

所属学会等

　日本遺伝学会
　日本分子生物学会
　日本RNA学会
　大腸菌研究会
　リボソーム研究会　　　他

連絡先（阿保達彦：あぼたつひこ）tabo○cc.okayama-u.ac.jp　（○はアットマークです）