単一のmRNA分子の翻訳のダイナミクス In Vivo

科学分野:

• 分子生物学
• 細胞生物学
• 生物化学

背景:

• 細胞のタンパク質レベルは,リボソームによってメッセンジャーRNA (mRNA) をポリペプチドに解読するプロセスであるmRNA翻訳によって調節されます.
• 現存する方法は,単一のmRNAの完全な翻訳プロセスを生体細胞内でリアルタイムで観察する能力がない.

研究 の 目的:

• 生体細胞における単一のmRNA変換の動態を観察するための新しい長期画像技術を開発し,適用する.
• mRNAトランスレーション中のリボソーム開始,延長,停止を定量的に測定する.
• 同じ細胞内の個々のmRNA分子間の翻訳効率の異質性を調査する.

主な方法:

• 単一のmRNA分子の変換を追跡するための長期 (> 1時間) の生細胞画像アプローチを開発しました.
• 開始,延長,リボソームの停滞を含む主要な変換パラメータの定量的な測定を可能にしました.
• 5' 未翻訳領域 (UTR) の規制要素に焦点を当てて,細胞サイクル遺伝子 Emi1 を研究するためにこの方法を適用した.

主要な成果:

• 生きている細胞の単一のmRNA分子ごとに何百回ものトランスレーションを観察した.
• 個々のmRNA分子の翻訳効率の有意な異質性が明らかにされ,活発な翻訳状態と不活発な翻訳状態の間の迅速で可逆的な切り替えが含まれています.
• Emi1遺伝子の特定の5' UTR配列によって,単一のmRNAレベルでの変異性にもかかわらず,翻訳開始の強い抑制が特定されました.

結論:

• 開発されたイメージング方法は,生きている細胞における単一のmRNA変換のダイナミクスを前例のない形で提供します.
• このアプローチは,これまで認識されていない異質性と単一分子レベルで変換の動的調節を明らかにします.
• 細胞機能に対する 翻訳調節の複雑さを研究するための 強力な新しいツールを提供します