Novel functions of small heat shock protein: analysis of translation control mechanisms

小热休克蛋白的新功能：翻译控制机制分析

• 批准号: 22K14860
• 负责人: 三輪 つくみ
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14860/
• 关键词: 大腸菌; 低分子量熱ショックタンパク質; 翻訳制御; タンパク質-RNA相互作用; 発現制御; IbpA

ストレスによって生じるタンパク質凝集（凝集体）は蓄積することで細胞毒性を示す場合がある。凝集体の処理にあたるのがシャペロンである。シャペロンの中でも低分子量熱ショックタンパク質 (small Heat shock protein; sHsp)は凝集体処理の初期ステップである凝集体の隔離を担っている。最近の応募者の研究から、大腸菌のsHspであるIbpAはシャペロンとしての機能以外に、mRNAとの結合を介して自身の発現制御機能も有していることがわかった。しかし、結合に際する詳細な機構は未だ不明である。本研究ではIbpA, ターゲットRNAの変異体解析、結合解析を通じてIbpA-mRNA結合の機構を解明することを目的としている。目的の達成に向け、当該年度ではIbpAの変異体解析によるIbpA-mRNA複合体形成における必要領域の決定を行った。その結果、過去の解析で判明していた変異体に加え、新たに複合体形成に必要な残基が判明した。この変異体は、予測上ではIbpAの構造を大きく変え得るものではないが、レポーターを用いた発現抑制能評価、ショ糖密度勾配遠心を用いたオリゴマー形成能評価および基質結合能評価によりIbpAのオリゴマー形成、基質結合性を大きく変化させるものであることが明らかとなった。今後この変異体と野生型IbpAの挙動を比較することは複合体形成における重要な足掛かりとなることが期待できる。当該年度の結果からは複合体形成における必要残基が決定したものの、その部位が実際の結合領域であるかどうかは未だ特定されていない。今後IbpAにおける実際のmRNAとの結合部位を特定する上で、今回得られた変異体は有用な比較対象となることが期待できる。

应激引起的蛋白质聚集体（聚集体）会积累并表现出细胞毒性。伴侣负责处理聚合。在分子伴侣中，小热休克蛋白 (sHsp) 负责隔离聚集体，这是聚集体加工的早期步骤。申请人最近进行的研究表明，大肠杆菌sHsp IbpA除了作为伴侣的功能外，还具有通过与mRNA结合来调节自身表达的功能。然而，结合的详细机制仍不清楚。本研究的目的是通过IbpA、靶RNA的突变分析和结合分析来阐明IbpA-mRNA结合的机制。为了实现这一目标，今年我们通过分析 IbpA 突变体确定了 IbpA-mRNA 复合物形成的必要区域。结果，除了先前分析中鉴定的突变体之外，还鉴定了复合物形成所需的新残基。虽然预计该突变体不能显着改变IbpA的结构，但发现使用报告基因评估抑制IbpA表达的能力，使用蔗糖密度梯度离心评估寡聚物形成能力，以及底物结合能力经评估发现，这显着改变了形成和底物结合特性。将来，比较该突变体和野生型 IbpA 的行为有望为复杂的形成提供重要的立足点。尽管今年的结果确定了复合物形成所需的残基，但尚未确定该位点是否是实际的结合区域。预计这次获得的突变体将作为鉴定IbpA中实际mRNA结合位点的有用的比较目标。

项目成果

Self-regulatory function of bacterial small heat shock protein IbpA through mRNA binding is conferred by a conserved arginine

• DOI: 10.1101/2023.04.26.538363
• 发表时间: 2023-04-26
• 期刊: bioRxiv
• 作者: Cheng，Yajie;Miwa，Tsukumi;Taguchi，Hideki
• 通讯作者: Taguchi，Hideki