SecM에서 유래한 접착펩타이드에 의한 라이보솜 정지를 우회하는 SSU rRNA 돌연변이체 발굴을 위한 유전학적 시스템 개발

Abstract

최근 단백질 합성 과정 중 라이보솜의 일시적인 정지에 의한 라이보솜의 A자리에서 전사체가 분해되는 현상이 여러 생명체에서 보고되었다. 이러한 현상이 라이보솜의 작은 소단위체를 이루고 있는 SSU rRNA의 기능과 관련 있는지를 알아보기 위해, SecM에서 유래한 접착펩타이드에 의한 라이보솜 정지를 우회하는 SSU rRNA 돌연변이체 발굴을 위한 유전학적 시스템을 개발하였다. 이 시스템에서는 SecM에서 유래한 접착펩타이드를 포함하는 CAT 단백질을 코딩하는 CAT-SecM 전사체가 플라스미드에서 유래한 SSU rRNA를 포함한 재조합 라이보솜에 의해서만 해독된다. 이러한 재조합 라이보솜은 접착펩타이드를 합성한 후 CAT-SecM mRNA 상에서 일시 정체하며, 재조합 라이보솜의 발현은 이 전사체의 양을 감소시키는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 개발된 시스템을 이용해 라이보솜 정지를 우회하는 SSU rRNA 돌연변이체의 선별이 가능하다는 것을 보여주며, 이러한 변이체에 대한 연구는 단백질 합성 단계에서 일어나는 라이보솜 정지와 전사체 절단 현상에 있어서, SSU rRNA의 역할을 규명하는데 기여할 것이다.

Ribosome stalling by nascent sticky peptide has been reported in several organisms across the kingdom. To test whether small subunit (SSU) rRNA is involved in this phenomenon, we developed a genetic system that utilized the specialized ribosome system to isolate SSU rRNA mutants that enable ribosomes to bypass the SecMderived sticky peptide in protein synthesis. In this system, CAT-SecM mRNA, which encodes CAT protein containing the sticky peptide derived from SecM, is only translated by specialized ribosomes. These ribosomes were shown to transiently stall on CAT-SecM mRNA followed by the synthesis of the sticky peptide. Expression of specialized ribosomes resulted in the decreased steady-state level of CAT-SecM mRNA, which is consistent with a notion that ribosome stalling induces mRNA degradation. Isolation and characterization of SSU rRNA mutations using this genetic system that are sufficient to circumvent ribosome stalling induced by the SecM-derived sticky peptide will provide evidence of SSU rRNA function in mRNA cleavage.