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New roles and mechanisms of translational regulation mediated by upstream open reading frame-encoded peptides

Research Project

Project/Area Number 16K07387
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Plant molecular biology/Plant physiology
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

ONOUCHI HITOSHI  北海道大学, 農学研究院, 准教授 (50322839)

Research Collaborator HAYASHI noriya  
UMEHARA shun-ichi  
SASAKI shun  
SASAHARA daiki  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
KeywordsuORF / リボソーム / 翻訳制御 / 翻訳アレスト / 新生ペプチド / 被子植物
Outline of Final Research Achievements

Upstream open reading frames (uORFs) are small ORFs located in the 5′ untranslated regions (5′-UTRs) of many eukaryotic mRNAs. Some uORFs encode regulatory peptides that repress translation of the downstream main ORF. Most of the previously characterized uORFs encoding regulatory peptides play a role in feedback regulation in response to a metabolite. To identify new physiological roles of uORF-encoded regulatory peptides, we searched for uORFs encoding regulatory peptides among angiosperm uORFs with evolutionarily conserved amino acid sequences, and identified nine novel regulatory uORFs. We investigated physiological roles and mechanisms of the translational regulation mediated by these uORFs. We identified a uORF encoding a peptide that causes ribosome stalling in response to magnesium and thereby represses main ORF translation under high magnesium conditions. In addition, we identified a uORF involved in translational regulation in response to nucleolar stress.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、マグネシウムに応答してリボソームの停滞を引き起こし、それにより主要ORFの翻訳を抑制するuORFペプチドを見出した。これまでに代謝産物に応答してリボソームを停滞させるuORFペプチドは知られていたが、無機イオンに応答してリボソームを停滞させるuORFペプチドとしては、これが初めての発見である。また、核小体ストレスに応答して誘導される選択的スプライシングにより、uORFが除去されたmRNAが生産され、それによって主要ORFの翻訳が促進されるという、ストレスに応答した新たな翻訳制御機構を見出した。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Identification of Arabidopsis thaliana upstream open reading frames encoding peptide sequences that cause ribosomal arrest2017

    • Author(s)
      1.Hayashi N., Sasaki S., Takahashi H., Naito S., and Onouchi H.
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: 45 Issue: 15 Pages: 8844-8858

    • DOI

      10.1093/nar/gkx528

    • NAID

      120006360096

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 選択的スプライシングと上流ORFによる翻訳制御を介した植物の核小体ストレス応答機構2019

    • Author(s)
      佐々木 駿, 工藤 凛, 笹原 大暉, 高橋 広夫, 渡部 俊, 大林 祝, 杉山 宗隆, 内藤 哲, 尾之内 均
    • Organizer
      第60回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 上流ORFの新生ペプチドを含む翻訳複合体が細胞内のマグネシウム濃度を感知して翻訳を制御する2019

    • Author(s)
      林憲哉, 佐々木駿, 平郡雄太, Zhihang Feng, 藤原徹, 高橋広夫, 山下由依, 内藤哲, 尾之内均
    • Organizer
      第60回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Nucleolar stress promotes expression of Arabidopsis ANAC082, a nucleolar stress response mediator, by inducing alternative splicing that removes an inhibitory upstream open reading frame2019

    • Author(s)
      Shun Sasaki, Rin Kudo, Daiki Sasahara, Hiro Takahashi, Shun Watanabe, Iwai Ohbayashi, Munataka Sugiyama, Satoshi Naito, Hitoshi Onouchi
    • Organizer
      Post-transcriptional Gene Regulation in Plants (PGRP) 2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Translation complexes containing a uORF-encoded nascent peptide sense cellular magnesium concentration to regulate translation2019

    • Author(s)
      Noriya Hayashi, Shun Sasaki, Yuta Hiragori, Zhihang Feng, Toru Fujiwara, Hiro Takahashi, Yui Yamashita, Satoshi Naito, Hitoshi Onouchi
    • Organizer
      Post-transcriptional Gene Regulation in Plants (PGRP) 2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Critical Role of the NAC transcription Factor ANAC082 in Ribosomal Stress Signaling of Plant Cells2018

    • Author(s)
      Iwai Ohbayashi, Shun Sasaki, Chung-Yi Lin, Naoki Shinohara, Yoko Matsumura, Yasunori Machida, Gorou Horiguchi, Hirokazu Tsukaya, Masahiko Furutani, Hitoshi Onouchi, and Munetaka Sugiyama
    • Organizer
      第59回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] シロイヌナズナAtTTM3遺伝子の上流ORFは後期促進複合体の構成因子をコードする2018

    • Author(s)
      垣内 俊哉、伊藤正樹、高橋 広夫、刑部 祐里子、刑部 敬史、内藤 哲、尾之内 均
    • Organizer
      第59回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 維管束形成を司るLONESOME HIGHWAY遺伝子の上流ORFが介する翻訳制御とmRNA分解制御2018

    • Author(s)
      梅原俊一、木俣薫織、戸田智美、遠洞弥生、大角有里沙、蝦名績、内藤 哲、尾之内均
    • Organizer
      第59回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 核小体ストレスに応答して翻訳を制御するシロイヌナズナANAC082遺伝子の上流ORF2018

    • Author(s)
      佐々木 駿、工藤 凛、渡部 俊、大林 祝、杉山 宗隆、刑部 祐里子、刑部 敬史、内藤 哲、尾之内 均
    • Organizer
      第59回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] リボソームの停滞を引き起こす新規被子植物uORFの同定2017

    • Author(s)
      林憲哉, 佐々木駿, Zhihang Feng, 藤原徹, 内藤哲, 尾之内均
    • Organizer
      第58回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島県・鹿児島市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 核小体ストレスに応答して翻訳を制御するシロイヌナズナANAC082遺伝子の上流ORF2017

    • Author(s)
      佐々木 駿、工藤 凛、渡部 俊、杉山 宗隆、刑部 祐里子、刑部 敬史、内藤 哲、尾之内 均
    • Organizer
      第40回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ペプチド配列依存的に遺伝子発現を制御するシロイヌナズナの上流ORFの探索と制御機構の解析2016

    • Author(s)
      尾之内均,林憲哉,梅原俊一,木俣薫織,高橋広夫,内藤哲
    • Organizer
      日本遺伝学会第88回大会ワークショップ
    • Place of Presentation
      日本大学国際関係学部(静岡県・三島市)
    • Year and Date
      2016-09-07
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Invited
  • [Remarks] 北海道大学 農学部 大学院農学院 大学院生命科学院 大学院農学研究院 分子生物学研究室

    • URL

      http://www.agr.hokudai.ac.jp/arabi/index.html

    • Related Report
      2016 Research-status Report

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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