植物におけるsmall RNA依存的翻訳抑制機構の生化学的解析

• Project/Area Number: 10J08507
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Plant pathology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岩川 弘宙 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2010 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2011: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2010: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: RNAサイレンシング / 翻訳抑制 / 植物 / 試験管内翻訳系 / miRNA / siRNA / アラビドブシス

Research Abstract

RNAサイレンシングは、多くの真核生物に共通して存在し、20数塩基のsmall RNAを介した塩基配列特異的なRNA切断、翻訳抑制、あるいは転写抑制による遺伝子発現制御機構として機能する。動物では翻訳抑制及び訳NAの不安定化によって遺伝が制御されているが、植物では切断による制御が一般的であると言われていた。しかし最近になって植物でもsmall RNAを介した翻訳抑制が広く行われていることが明らかとなり、注目を集めている。
本研究は、脱液胞化技術を用いて作成された、高い翻訳効率を持ち、生体内の翻訳機構を忠実に再現できる植物培養細胞由来の試験管内系を用いることにより以下の植物特有のRNAサイレンシング機構、特に小分子RNAを介した翻訳抑制機構の分子機序を、生化学的手法によって明らかとすることを目的とした。
平成24年度は、平成22、23年度に作成したタバコ及びアラビドプシス培養細胞由来の試験管内翻訳抑制を用いることにより以下の成果を得た。
1.miRNA標的配列の相補性、またその位置は植物RISCによる翻訳抑制に大きな影響を与える。
2.植物のRNA誘導サイレンシング複合体(RISC)は標的との結合に高い相補性を必要とする。
3.植物RISCが標的mRNAの5'UTR及び3'UTRに結合した場合、翻訳の開始段階を抑制する。
4.タンパク質コーディング領域に強く結合した植物RISCはリボソームの進行を阻害する。
これらの結果より植物RISCは結合する場所により異なるメカニズムで標的の遺伝子発現を制御していることが明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] Poly(A)-binding protein facilitates translation of an ncapped/nonpolyadenylated viral RNA by binding to the 3' untranslated region. (2012)
  • Author(s): Iwakawa HO, Tajima Y, Taniguchi T, Kaido M, Mise K, Tomari Y, Taniguchi H, Okuno T.
  • Journal Title: Journal of Virology Volume: 86(15) Issue: 15 Pages: 7836-7849
  • DOI: 10.1128/jvi.00538-12
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A long-distance RNA-RNA interaction plays an important role in programmed -1 ribosomal frameshifting in the translation of p88 replicase protein of Red clover necrotic mosaic virus (2011)
  • Author(s): Tajima Y, Iwakawa HO, Kaido M, Mise K, Okuno T
  • Journal Title: Virology Volume: 417 Issue: 1 Pages: 169-178
  • DOI: 10.1016/j.virol.2011.05.012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of amino acids in auxiliary replicase protein p27 critical for its RNA-binding activity and the assembly of the replicase complex in Red clover necrotic mosaic virus. (2011)
  • Author(s): Hyodo K, Mine A, Iwakawa HO, Kaido M, Mise K, Okuno T.
  • Journal Title: Virology Volume: 413 Pages: 300-309
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Template recognition mechanisms by replicase proteins differ between bipartite positive-strand genomic RNAs of a plant virus. (2011)
  • Author(s): Iwakawa HO, Mine A, Hyodo K, An M, Kaido M, Mise K, Okuno T.
  • Journal Title: Journal of virology Volume: 85 Pages: 497-509
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Y-shaped RNA structure in the 3'untranslated region together with the trans-activator and core promoter of Red clover necrotic mosaic virus RNA2 is required for its negative-strand RNA synthesis. (2010)
  • Author(s): An M, Iwakawa HO, Mine A, Kaido M, Mise K, Okuno T.
  • Journal Title: Virology Volume: 405 Pages: 100-109
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The microRNA-binding position within an mRNA determines the mechanism of translational repression by plant RISCs (2013)
  • Author(s): Iwakawa HO, Tomari Y
  • Organizer: KEYSTONE SYMPOSIA, RNA silencing
  • Place of Presentation: Whistler (Canada)
  • Year and Date: 2013-03-22
• [Presentation] Mechanism of Small RNA-Mediated Translational Repression in Plants (2012)
  • Author(s): Iwakawa HO, Tomari Y
  • Organizer: Frontiers in Plant RNA Research 2012
  • Place of Presentation: Sapporo (Hokkaido)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-10-16
• [Presentation] 植物ウイルスの翻訳戦略-どのようにリボソームを呼び込むか- (2012)
  • Author(s): 岩川弘宙
  • Organizer: 日本植物病理学会関東部会『第8回若手の会』
  • Place of Presentation: 東京(招待講演)
  • Year and Date: 2012-09-14
• [Presentation] Mechanism of small RNA-mediated translational repression (2012)
  • Author(s): Hiro-oki Iwakawa, Yukihide Tomari
  • Organizer: KEYSTONE SYMPOSIA, Gene Silencing by Small RNAs
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2012-02-08
• [Presentation] Mechanism of Small RNA-Mediated Translational Repression in Plants (2012)
  • Author(s): Iwakawa HO
  • Organizer: The 22nd CDB Meeting RNA Sciences in Cell and Developmental Biology II
  • Place of Presentation: Kobe (Hyogo)
• [Presentation] Mechanism of miRNA-mediated translational repression in plants (2011)
  • Author(s): Hiro-oki Iwakawa
  • Organizer: Tokyo RNA Club The 8th meeting
  • Place of Presentation: Tokyo(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-08
• [Presentation] POLY(A)-BINDING PROTEIN STIMULATES CAP-INDEPENDENT TRANSLATION OF UNCAPPED/NONPOLYADENYLATED VIRAL RNA VIA BINDING TO THE 3' UNTRANSLATED REGION (2011)
  • Author(s): Hiro-oki Iwakawa, Yuri Tajima, Takako Taniguchi, Masanori Kaido, Kazuyuki Mise, Hisaaki Taniguchi, Tetsuro Okuno
  • Organizer: International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • Place of Presentation: Sapporo
  • Year and Date: 2011-09-13
• [Presentation] In Vitro Study of miRNA-Mediated Translational Repression in Plants (2011)
  • Author(s): Hiro-oki Iwakawa, Yukihide Tomari
  • Organizer: The 16th Annual Meeting of the RNA Society AND The RNA Society of Japan 13th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2011-06-17
• [Book] 週刊「医学のあゆみ」RNA医学・医療-あらだな診断・治療を拓く (2011)
  • Author(s): 岩川弘宙・泊幸秀
  • Total Pages: 244
  • Publisher: 医歯薬出版
• [Remarks]
  • URL: http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/tomari/
• [Remarks]
  • URL: http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/tomari/