【研究領域課題番号】22K06286 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

プラスチド / リボソーム / リボソームストレス応答 / シロイヌナズナ

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2022-04-01 - 2025-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究領域課題番号】19K06714 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シロイヌナズナ / リボソーム / リボソームストレス応答 / NAC型転写因子 / E3 ubiquitin ligase / ユビキチンリガーゼ / リボソームストレス / RING finger タンパク質

【研究成果の概要】

翻訳を担うリボソームの生合成は非常に複雑で、その生合成エラーは避けることができない。このような細胞の生存を脅かすエラーに適切に対処する仕組み、すなわちリボソームストレス応答は、動物細胞で詳細に解析されているが、植物では解析が始まったばかりである。本研究ではシロイヌナズナを用い、RING fingerタンパク質SZK2がRPL12を基質とするE3 ubiquitin ligaseであり、リボソームストレス応答の正の制御因子であること、およびSZK2と相互作用するリボソームストレス応答の負の制御因子などを見出した。また異常型リボソームタンパク質の存在がリボソームストレスを誘導しうることを示した。

【研究の社会的意義】

動物のストレス応答のマスター因子であるp53のホモログは植物には存在しない。そのため、植物のリボソームストレス応答の実体はほとんど不明であった。本研究ではRING finger タンパク質であるSZK2がRPL12を基質とするE3 ubiquitin ligaseであり、リボソームストレス応答の正の制御因子として働くことを示した。また、これらの周囲で働くと考えられる多数の因子の同定にも成功した。これらの成果は、植物独自のリボソームストレス応答機構の存在を証明するとともに、植物のストレス応答研究に新たな展開をもたらすものと期待される。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究領域課題番号】18K06278 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

リボソーム / ホウ素 / uORF / AUGUAA / mRNA分解 / ｍRNA分解 / 転写後制御 / シロイヌナズナ

【研究成果の概要】

本研究では、5'非翻訳領域に存在する開始コドン-終始コドンという、アミノ酸をコードしない配列AUG-UAA上でホウ素依存的にリボソームの翻訳停滞が起こる仕組みを明らかにすることで、これまでにないリボソームの停滞制御機構を解明することを目的とした。低温電子顕微鏡によるリボソームの構造解析と生化学実験から、ホウ素はAUG-UAAのストップコドンで翻訳終結する際にリボソームのAサイトに結合する翻訳終結因子eRF1を安定化させ、ペプチドの加水分解を促すことで、翻訳終結を促進することに働いていることが示唆された。また、スクリーニング解析により、NIP5;1の発現制御に関わる因子をみつけた。

【研究の社会的意義】

これまで、開始コドンと終止コドンしかない最小ORFはペプチドが無く、機能を持つとは考えられてこなかった。しかし、申請者の研究から、AUG-UAAを介したホウ素濃度依存的なリボソーム停滞による翻訳制御機構が明らかになった。この制御は、リボソームを停滞させ、翻訳を止める仕組みではなく、AUG-UAAでの翻訳を終結させるために、ホウ素が補助因子として関わっている、これまでにない新しい翻訳終結の仕組みであった。この発見は、タンパク質合成は実は翻訳終結の段階で様々な化合物によって制御されている可能性を示唆するものである。申請者の発見ははタンパク質の翻訳制御機構に新たな分野を拓いたと考えられる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】植物栄養学・土壌学

【研究領域課題番号】17F17097 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シロイヌナズナ / リボソーム / ホウ素 / 酵母

【研究成果の概要】

酵母細胞で観察されたAUGUAAを介したホウ素依存的発現制御現象を確認し論文を準備し投稿した。また、昨年着手していたシロイヌナズナのAUGUAAを介したホウ素制御を受ける遺伝子の機能解析を進めた。NGAL1は5’上流側にAUGUAA配列を持ちホウ素欠乏条件でmRNA蓄積が上昇する遺伝子として同定されていた。この遺伝子のプロモーターにGUSを連結しシロイヌナズナに導入して発現を調べたところ、地上部で強く発現しホウ素欠乏条件で発現が高まることが観察された。また、破壊変異株を入手し、生育の特性を調べた。 ホウ素欠乏条件で栽培すると、野生型株と比較してさやが短く、さやの数も少なくなった。植物体内のホウ素濃度を測定したところ、野生型植物よりも濃度が低いことが明らかになった。NGAL1は転写因子であり、このことは、NGAL1がホウ素輸送体遺伝子の発現を制御している可能性を想起させた。そこでホウ素輸送体遺伝子のmRNA蓄積を変異株で調査したところ、NIP6;1, BOR1および BOR2 mRNAの蓄積が変動していることが明らかになった。 さらに、この研究の過程で、変異株の生育がホウ素過剰条件でも野生型より劣ることが見出された。NGAL1 mRNA の蓄積は高ホウ素条件で増加しており、ホウ素濃度が高まっていること、BOR4 mRNAの蓄積が変動していることが見出された。以上、これらの研究からNGAL1のホウ素栄養条件に対する応答についての知見を得ることができた。

【研究種目】特別研究員奨励費

【研究期間】2017-04-26 - 2019-03-31

【配分額】2,300千円 (直接経費: 2,300千円)

【研究分野】植物栄養学・土壌学

【研究領域課題番号】26450075 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シロイヌナズナ / ホウ素 / リボソーム / 輸送体 / uORF / 上流ORF / mRNA分解 / 転写後制御

【研究成果の概要】

本研究では、シロイヌナズナのホウ素輸送体、NIP5;1のリボソーム mRNA複合体を介したホウ素濃度感知機構を明らかにすることを目的とした。まず、ホウ素に応答したリボソーム停滞やそれに伴うmRNA分解を制御する因子を同定するため、変異株のスクリーニングを行い、４つの変異株を取得した。さらに次世代シークエンサーとdCapsマーカーによる解析からこれらの変異株の原因遺伝子を特定した。また、NIP5;1で停滞しているリボソーム mRNA複合体の構造を低温電子顕微鏡を用いて取得することに成功した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)

【研究分野】植物栄養学・土壌学

【研究領域課題番号】24780057 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シロイヌナズナ / ホウ素 / RNAの安定性 / リボソーム / 輸送体 / 5'-非翻訳領域 / トランスポーター / 転写後制御 / ホウ酸輸送体 / NIP5;1 / upstream uORF / 5'非翻訳領域（5'UTR) / 5' 非翻訳領域 (5'UTR)

【研究成果の概要】

本研究ではシロイヌナズナのホウ素輸送体、NIP5;1 のホウ素依存的なmRNA分解の制御機構の解明を目的とした。
ホウ素に応答したNIP5;1mRNA分解に関わる分子の単離するため、変異株のスクリーニングを行った結果、有望な変異株５株取得した。また、ホウ素依存的mRNA分解の制御には、NIP5;1 ５'非翻訳領域に存在する最小上流ORF、AUGUAA、が必須であることを明らかにした。さらに、その制御には、ホウ素依存的にリボソームがAUGUAA配列上で停滞し、それが引き金となってmRNAの分解が引き起こされていることを明らかにした。この制御は真核生物で共通に保存されたシステムであると推察された。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】植物生理・分子

【研究領域課題番号】17207005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シロイヌナズナ / 細胞増殖 / 補償作用 / 異形葉性 / OLIGOCELLULA / FUGU / リボソーム / SPL15 / ヘテロブラスティー / fugu5 / AVP1 / 液胞 / プロテインボディー / 細胞伸長 / AN3 / OLI / GDP1 / 葉サイズ / 葉形態形成 / 器官形成 / 発生・分化

【研究成果の概要】

植物の葉のサイズ決定機構を明らかにするため、ある種の突然変異により、葉の細胞数が減少することによって、過剰な細胞伸長が誘導される「補償作用」と呼ばれる現象に着目した解析を行った。その結果、少なくとも3種の異なる補償作用を見いだした。これらは、補償作用を引き起こす遺伝子の種類や、誘導のタイミング、細胞伸長のカイネティクスなどの面から特徴ある性質を示す。一方、補償作用とは逆に、葉の細胞数が増え、細胞サイズが減少する変異株では、異形葉性と呼ばれる葉の形質の変化が早まることを見いだし、これに関与する遺伝子も複数同定した。これらの結果は、細胞増殖と分化に伴う細胞伸長とを統合する複数の制御系が並列に働くことで、最終的な葉サイズが決定されることを示している。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2005 - 2008

【配分額】50,700千円 (直接経費: 39,000千円、間接経費: 11,700千円)