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Elucidation of the molecular mechanism in regulation of photosynthetic function involving mitochondrial PPR proteins

Research Project

Project/Area Number 20K05957
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

SUGITA Mamoru  名古屋大学, 情報学研究科, 招へい教員 (70154474)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 青木 摂之  名古屋大学, 情報学研究科, 准教授 (30283469)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsミトコンドリア / 遺伝子発現 / 転写後制御 / PPRタンパク質 / RNAスプライシング / 光合成 / ヒメツリガネゴケ / 葉緑体 / 非光化学的消光 / スプライシング / PPRタンパク / ミトンドリア / PPRタンパハク質 / 光化学系Ⅰ複合体 / PsaC / mRNAの安定性 / グループⅡイントロン / RNA結合タンパク質
Outline of Research at the Start

植物細胞内のミトコンドリアに局在する核コードのPentatrico Peptide Repeat (PPR)タンパク質が欠損すると葉緑体の光合成機能が異常となる不可思議な表現型を見出した。この現象はミトコンドリアが葉緑体の光合成機能を調節している可能性を強く示唆している。PPRタンパク質を介したミトコンドリアのRNA制御がどのようなプロセスをへて葉緑体の光合成機能を調節するのであろうか。本研究ではこの要因を探索し、植物細胞内におけるミトコンドリアの新しい役割を明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

Plant mitochondria perform oxygen-consuming respiration that is essential for plant development and growth. Mitochondria possess their own genome and gene expression system, and their gene expression is tightly regulated at the various RNA processing steps. However, key regulatory factors involved in post-transcriptional RNA processing in plant mitochondria are unknown. In this study, novel PLS-type pentatricopeptide repeat (PPR) proteins involved in RNA splicing of mitochondrial transcripts were identified. In addition, some mitochondrial PPR proteins were discovered to play an important role in photosynthesis in chloroplasts.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

学術的意義:植物ミトコンドリアの遺伝子発現の仕組みを解明するため、原始的な系統に属するコケ植物を用いて、ミトコンドリア遺伝子の発現制御の要となるpentatrico peptide repeat (PPR)タンパク質の新しい役割を明らかにした点で学術的意義が大きい。
社会的意義:本研究の成果は光合成機能の強化や植物の生産性を増大する基盤となるもので、農業分野や持続可能な開発目標の分野における波及効果が期待される。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 3 results) Presentation (6 results) Book (2 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] Physcomitrium patens pentatricopeptide repeat protein PpPPR_32 is involved in the accumulation of psaC mRNA encoding the iron sulfur protein of photosystem I.2022

    • Author(s)
      Suzuki Ryo、Sugita Chieko、Aoki Setsuyuki、Sugita Mamoru
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: 27 Issue: 4 Pages: 293-304

    • DOI

      10.1111/gtc.12928

    • Related Report
      2022 Research-status Report 2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Diurnal control of intracellular distributions of PAS-Histidine kinase 1 and its interactions with partner proteins in the moss Physcomitrium patens.2022

    • Author(s)
      Kikuchi Haruki、Yamashino Takafumi、Anami Shu、Suzuki Ryo、Sugita Mamoru、Aoki Setsuyuki
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 616 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2022.05.070

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] An Overview of Pentatricopeptide Repeat (PPR) Proteins in the Moss Physcomitrium patens and Their Role in Organellar Gene Expression2022

    • Author(s)
      Sugita Mamoru
    • Journal Title

      Plants

      Volume: 11 Issue: 17 Pages: 2279-2279

    • DOI

      10.3390/plants11172279

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Moss PPR-SMR protein PpPPR_64 influences the expression of a psaA-psaB-rps14 gene cluster and processing of the 23S-4.5S rRNA precursor in chloroplasts.2021

    • Author(s)
      Ayumu Takahashi, Chieko Sugita, Mizuho Ichinose, Mamoru Sugita
    • Journal Title

      Plant Molecular Biology

      Volume: in press Issue: 4-5 Pages: 417-429

    • DOI

      10.1007/s11103-020-01090-z

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 光合成研究におけるPPR研究の幕開けと今日の隆盛:日本からの発信2020

    • Author(s)
      杉田護
    • Journal Title

      光合成研究

      Volume: 30 Pages: 166-175

    • NAID

      40022446613

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Two novel PLS-class pentatricopeptide repeat proteins are involved in the group II intron splicing of mitochondrial transcripts in the moss Physcomitrella patens.2020

    • Author(s)
      Mizuho Ichinose, Airi Ishimaru, Chieko Sugita, Kensaku Nakajima, Yasuhiro Kawaguchi, Mamoru Sugita
    • Journal Title

      Plant & Cell Physiology

      Volume: 61 Issue: 10 Pages: 1687-1698

    • DOI

      10.1093/pcp/pcaa070

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The L motifs of two moss pentatricopeptide repeat proteins are involved in RNA editing but predominantly not in RNA recognition2020

    • Author(s)
      Matsuda Takuya、Sugita Mamoru、Ichinose Mizuho
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 15 Issue: 4 Pages: e0232366-e0232366

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0232366

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 植物の概日時計とリン酸リレ ー系の機能的関係について(1aAE06)2023

    • Author(s)
      青木摂之、松尾拓哉、山篠貴史、杉田護、崔鶴宇、地宗克洋、羅嘉傑、菅沼裕紀奈、田内和 久ラザルス
    • Organizer
      日本植物学会第 87 回大会(北海道大学工学部)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒメツリガネゴケのPAS ヒスチジンキナーゼの細胞内局在と相互作用にみられる日内変動2022

    • Author(s)
      菊地陽貴、山篠貴史、鈴木遼、阿南秀、龍昌志、六鹿郁哉、菅沼裕紀奈、杉田護、青木摂之
    • Organizer
      日本植物学会第86回大会(京都府立大学下鴨キャンパス)
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ヒメツリガネゴケのPASヒスチジンキナーゼの解析(P-054)2021

    • Author(s)
      鈴木遼,山篠貴史,菊地陽貴、阿南秀,龍昌志,中井皐太,佐藤健介,杉田護,青木摂之
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会(八王子大会)、オンライン開催
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ヒメツリガネゴケのPASヒスチジンキナーゼとそのパートナー因子の光応答(P-055)2021

    • Author(s)
      菊地陽貴、山篠貴史、鈴木遼,阿南秀,龍昌志,杉田護,青木摂之
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会(八王子大会)、オンライン開催
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ヒメツリガネゴケのPAS-Histidine Kinasesの機能解析(PL-076)2021

    • Author(s)
      鈴木遼,山篠貴史,阿南秀,龍昌志,中井皐太,呉博文,菊地陽貴,杉田護,青木摂之
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会、オンライン開催
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ヒメツリガネゴケのPpPPR_32は光化学系I複合体の形成に関与する(P156)2020

    • Author(s)
      鈴木遼、杉田千恵子、一瀬瑞穂、青木摂之、杉田護
    • Organizer
      日本植物学会第84回大会、オンライン開催
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Book] Chloroplast Biotechnology: Methods and Protocols, 2nd ed.2021

    • Author(s)
      Pal Maliga (ed)
    • Total Pages
      381
    • Publisher
      Humana Press (Springer)
    • ISBN
      9781071614716
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Book] Substitutional RNA Editing in Plant Organelles. In: Picardi E., Pesole G. (eds) RNA Editing. Methods and Protocols. Methods in Molecular Biology, vol. 2181.2021

    • Author(s)
      Mizuho Ichinose, Mamoru Sugita
    • Total Pages
      352
    • Publisher
      Humana Press, New York, NY.
    • ISBN
      9781071607862
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] 名古屋大学情報学研究科生命情報論講座・青木接之研究室ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/mamoru-sugita-website/

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Remarks] 名古屋大学大学院情報学研究科生命情報論講座・青木摂之研究室ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/aoki-lab/home

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] 名古屋大学大学院情報学研究科生命情報論講座・青木研究室ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/mamoru-sugita-website/

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      2021 Research-status Report
  • [Remarks] 名古屋大学大学院情報学研究科・青木研究室ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/mamoru-sugita-website/

    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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