ヒトのリボソーム組み立て、ロックフェラー大学の研究で新知見

2023年7月7日、科学誌『サイエンス』で発表されたこの論文のタイトルは「Principles of Human Pre-60S Biogenesis（ヒト60S前生成の原理）」です。

新たに明らかになった研究成果によれば、ヒトの大型リボソーム・サブユニットの高解像度画像が得られたことで、その組み立て過程に関する重要な情報が明らかにされました。ロックフェラー大学のセバスチャン・クリンゲ博士によれば、「我々は現在、ヒトの大型リボソームサブユニットがどのように組み立てられるかについて、かなり良い考えを得ています」と述べています。

この発見によって、生命の基本的なプロセスであるリボソームの組み立てに関する理解が進展しました。ヒト細胞内でのこのプロセスがいかにして行われているかに関する知見は、今後の医学や生命科学の分野において重要な示唆を与えるものとなるでしょう。

ラージサブユニットを解く

1940年代、リボソームの発見から約70年が経過した。これは、メッセンジャーRNAの解読を担う40Sと呼ばれる小さなサブユニット、およびタンパク質の断片を結合させる60Sの大きなサブユニットから成る生命の基本的な構造だ。しかしながら、これは単なる大まかな説明に過ぎない。これらの複雑な分子が成熟した形に組み立てられる正確な過程は、長い間謎のままであった。

この謎に挑む一人として、ロックフェラー大学のクリンゲ博士が登場する。彼のアプローチは、長い間、リボソームの形成過程そのものに焦点を当てることにあった。そのため、彼の研究室は低温電子顕微鏡を用いて、非細菌性リボソームが最終的な形態へと進化していく様子を捉えることに成功した先駆的な研究者たちの一員だ。それ以降、彼の研究室はより精緻な手法を駆使し、成熟途中のリボソームの断片を丹念に組み合わせて、これらの分子が組み立てのある時点から次の段階へと進む様子を解き明かそうとしてきた。

近年、クリンゲ博士と世界中の科学者たちは、リボソームの修飾、プロセッシング、フォールディングに影響を与える200以上のリボソームアセンブリー因子を特定し、その特性を明らかにしてきた。

最新の研究では、クリンゲ博士らはヒトの大型リボソームサブユニット（60S）に注目した。研究室のポスドク研究員であるアルノー・ヴァンデン・ブルック（Arnaud Vanden Broeck）博士は、「我々はリボソーム形成の過程における全ての出来事を解明することを目指しました。そして特に、ヒト細胞内で大型サブユニットがどのように組み立てられ、整えられるかを明らかにしたかったのです」と述べている。この新たな研究成果は、生命の基本的なプロセスに対する理解を一歩前進させるものとして期待されている。

ゲノム編集と生化学を結びつけた革新的な手法により、ヴァンデン・ブルック博士とクリンゲ博士率いる研究チームが、ヒトの大型リボソームサブユニットのアセンブリー中間体の成熟過程を高分解能低温電子顕微鏡構造で捉えることに成功しました。この驚異的な成果により、60Sサブユニットの形成と成熟に関与するアセンブリーファクターやRNAエレメントとの相互作用が詳細に解明されました。これにより、ヒトのラージサブユニットの組み立て過程がほぼ完全に明らかにされたのです。

「60年にわたり、ヒトの60Sサブユニットの中間体についての情報が乏しかったですが、今回の研究によって大きな進展がありました。しかし、まだまだ解明すべき点が多く残っています」とクリンゲ博士は述べています。

しかしながら、この研究から導かれた知識は、既に関連する研究分野に影響を及ぼす可能性があります。新たに明らかにされたアセンブリー中間段階には、リボソームの組み立てと細胞代謝との間に関連性を示唆するシグナル伝達経路が含まれています。これは、リボソームを完全に理解するためには、細胞代謝の専門家と緊密に連携する必要性を示唆しています。また、この研究によって明らかになったリボソーム形成の過程の詳細な観察は、リボソーム関連の疾患を研究する科学者たちにとって、重要な背景情報を提供することになるでしょう。

それにもかかわらず、クリンゲ博士とヴァンデン・ブルック博士は、この進展に驚嘆しています。「これは推測の域を超えました。ラージサブユニットが集合するプロセスの内部を、詳細に観察できるようになりました。自身の細胞内で、リボソームがどのように組み立てられ、タンパク質生成に寄与しているのか、ついに目にすることができるのです」と述べています。

[News release] [Science abstract]