顕微鏡と細胞特異的解析技術を基盤とした初期発生におけるｍＲＮＡ分解ライブセル解析

• Project/Area Number: 16J02257
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Plant molecular biology/Plant physiology
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 元村 一基 名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: RNA分解 / 植物 / 生殖成長 / Decapping / 阻害剤 / ポリコーム複合体

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではmRNA分解の場であるP-bodyとそこで機能するDCP1とDCP2が、初期発生においてどのような役割を果たすのか理解することを目的とした。具体的には、「どの細胞でどのmRNAを分解すること」が初期発生に重要なのかに着目した。同時にmRNA合成のボトルネックとなる転写制御や翻訳制御し、それが生殖細胞の機能にどう関与するかにも着目することで、植物初期発生における遺伝子発現制御の包括的な理解を目指した。
採用最終年度となる本年度はこれまで作成してきた形質転換植物などを用いて、様々な解析を進めた。まず前年度に作出したDCP1とDCP2を任意のタイミングでノックアウトできる植物を用いて、個体レベルにおけるこれらの遺伝子の重要性を確認した。前年度の予備的な結果を踏まえて個体においてDCP1とDCP2のノックアウトを行ったところ、致死的な表現型が観察されないことが分かった。この結果により、従来どんな細胞でもハウスキーピング的に働くと考えられていたRNA分解系が、実はより特定の発生段階で重要な働きを担っていることを示唆された。
また、特に生殖細胞におけるRNAの機能にフォーカスするため、年度の後半は世界トップクラスの生殖業界研究者である、オーストリアのGregor Mendel Institute、Frederic Berger博士の研究グループのもとで研究を行った。世界有数の技術を学んで自分の実験に応用することで、花粉や精細胞など、特定の細胞だけを精製単離することに成功し、これらの組織からRNAを抽出してトランスクリプトーム解析を行った。変異体などでの解析の結果、これらの組織においてRNAはダイナミックに変動していることが明らかとなった。
現在は成果報告を進めている。年度初めにはこれまでの成果を国内外の学会に報告した。更にこれらの研究に関連した論文を現在2本執筆中である。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Gregor Mendel Institute (GMI)(オーストリア)
• [Int'l Joint Research] Gregor Mendel Institute (GMI)(Austria)
• [Int'l Joint Research] Gregor Mendel Institute (GMI)(Austria)
• [Journal Article] A pharmacological study of Arabidopsis cell fusion between the persistent synergid and endosperm. (2018)
  • Author(s): Motomura K, Kawashima T, Berger F, Kinoshita T, Higashiyama T, Maruyama D.
  • Journal Title: J Cell Sci. Volume: 131 Issue: 2 Pages: 1-6
  • DOI: 10.1242/jcs.204123
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Interconnections between mRNA degradation and RDR-dependent siRNA production in mRNA turnover in plants (2017)
  • Author(s): Masayuki Tsuzuki, Kazuki Motomura, Naoyoshi Kumakura, Atsushi Takeda
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: 130 Issue: 2 Pages: 211-226
  • DOI: 10.1007/s10265-017-0906-8
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fertilization-independent Cell-fusion between the Synergid and Central Cell in the Polycomb Mutant (2016)
  • Author(s): Kazuki Motomura, Frederic Berger, Tomokazu Kawashima, Tetsu Kinoshita, Tetsuya Higashiyama, Daisuke Maruyama
  • Journal Title: Cell Structure and Function Volume: 41 Issue: 2 Pages: 121-125
  • DOI: 10.1247/csf.16010
  • NAID: 130005405450
  • ISSN: 0386-7196, 1347-3700
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 花粉をモデルとしたRNA細胞間移行メカニズムの解析 (2019)
  • Author(s): 元村 一基, 鈴木 孝征, 市橋 泰範, 野田口 理孝, 佐藤 繭子, 豊岡 公徳, 東山 哲也, 丸山 大輔
  • Organizer: 第82回日本植物学会
• [Presentation] Imaging Analysis of mRNA decay mutants at early plant development (2019)
  • Author(s): Kazuki Motomura, Daisuke Maruyama, Daisuke Kurihara, Naoyoshi Kumakura, Yuichiro Watanabe and Tetsuya Higashiyama
  • Organizer: International Association of sexual plant reproduction research
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Imaging Analysis of roles of mRNA degradation pathways at early plant development (2018)
  • Author(s): Kazuki Motomura, Daisuke Maruyama, Daisuke Kurihara, Naoyoshi Kumakura, Yuichiro Watanabe and Tetsuya Higashiyama
  • Organizer: 第59回日本植物生理学会
• [Presentation] 時空間的制御に着目したRNA分解経路の比較解析 (2017)
  • Author(s): 元村一基、丸山大輔、栗原大輔、熊倉直祐、渡邊雄一郎、東山哲也
  • Organizer: 第81回日本植物学会
• [Presentation] Imaging Analysis for Roles of mRNA Degradation Pathways at Early Plant Development (2016)
  • Author(s): Kazuki Motomura, Daisuke Maruyama, Daisuke Kurihara, Yuichiro Watanabe, Tetsuya Higashiyama
  • Organizer: Latest advances in plant development & Environmental response
  • Place of Presentation: Awaji Yumebutai Conference Center
  • Year and Date: 2016-11-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 顕微鏡を基盤とした初期発生におけるmRNA分解機構の比較解析 (2016)
  • Author(s): 元村 一基、丸山 大輔、栗原 大輔、熊倉 直祐、渡邊 雄一郎、東山 哲也
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター
  • Year and Date: 2016-09-16
• [Presentation] Imaging Analysis in Roles of mRNA Decay at Early Plant Development (2016)
  • Author(s): Kazuki Motomura, Daisuke Maruyama, Daisuke Kurihara, Yuichiro Watanabe, Tetsuya Higashiyama
  • Organizer: The 21st Annual Meeting of the RNA Society
  • Place of Presentation: The International Conference Center in Kyoto
  • Year and Date: 2016-06-28
  • Int'l Joint Research