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Analysis of feedback mechanism of transcriptional regulation through translational control of ribosomes

Research Project

Project/Area Number 21K06208
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
Research InstitutionOsaka Metropolitan University (2023)
The University of Tokyo (2021-2022)

Principal Investigator

Mayuki Tanaka  大阪公立大学, 大学院農学研究科, 特任研究員 (80546292)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsリボソーム / RNA分解酵素 / ホウ素 / small RNA / 翻訳制御 / 転写制御 / mRNA分解 / mRNA / 転写 / シロイヌナズナ / 5’非翻訳領域 / エンドヌクレアーゼ / mRNA 分解 / 翻訳 / uORF / 5'非翻訳領域
Outline of Research at the Start

植物は様々な土壌環境に適応する能力を進化の過程で獲得し、遺伝子の発現を制御する能力を進化させてきた。遺伝子発現制御には、転写、転写後、翻訳、翻訳後と様々なステップでの制御がある。一般的に、転写活性を下げることは、長期的な適応のための効果の高い戦略であるが、植物栄養など、動的に変化する条件では、現在の発現レベルを効率的に感知し、様々な発現ステップで対応できるフィードバック制御であることが望ましい。しかし、このような動的な変化に対応した植物の発現システムについて未解明の部分が多い。本研究では環境変化に応じた、無機栄養の翻訳制御を介した転写制御のフィードバック機構を明らかにすることを目的とする。

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to elucidate the overall mechanism of boron-dependent transcriptional regulation by translation and mRNA degradation of the boron transporter NIP5;1. In this study, I elucidated the cleavage mechanism of CID7, a factor that cleaves NIP5;1 mRNA. Furthermore, I showed that small RNAs are generated from the mRNA degradation intermediates cleaved by CID7, and that these small RNAs form a complex with AGO1 and may be involved in the repression of NIP5;1 transcription. I also found a factor involved in the translational regulation of NIP5;1.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで、生体内で切断されたmRNAは不要で、直ちに分解されるべきものと考えられてきた。今回、申請者は切断されたmRNAが機能を持つことを明らかにした。本研究で、細胞質で翻訳開始前にmRNAがRNA分解酵素によって切断され、そのmRNA分解中間体からsmall RNAが合成され、small RNAが核へ移行し、自身の転写を抑制することを発見した。このmRNA分解産物を介した転写の負のフィードバック機構は、生物全体を通して新しい遺伝子発現の仕組みを提供するものである。

Report

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

    (9 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results)

  • [Presentation] Identification of genes involved in boron-dependent mRNA degradation of the boron transporter NIP5:1 in Arabidosis.2024

    • Author(s)
      Mayuki Tanaka, Sotomayor Leyton Saul, Naoyuki Sotta, Toru Fujiwara
    • Organizer
      第65回日本植物生理学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナにおけるホウ素輸送体NIP5:1のホウ素に応答したmRNA分解に関与する遺伝子の同定2023

    • Author(s)
      田中真幸, ソトマヨール・レイトン・ソール, 反田直之, 藤原徹
    • Organizer
      日本土壌肥料学会 2023年度大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Coordinated regulation of translational and transcriptional expression in response to nutrient condition2023

    • Author(s)
      Mayuki Tanaka, Toru Fujiwara
    • Organizer
      Taiwan-Japan Plant Biology 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Identification of genes involved in boron-dependent mRNA degradation of the boron transporter NIP5:1 in Arabidosis2023

    • Author(s)
      Mayuki Tanaka, Sotomayor Leyton Saul, Naoyuki Sotta, Toru Fujiwara
    • Organizer
      植物整理学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ホウ素輸送体NIP5:1のホウ素濃度依存的な翻訳制御に関与する遺伝子の同定2022

    • Author(s)
      田中真幸、反田直之、藤原徹
    • Organizer
      土壌肥料学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Scanning of AUG by the 80S ribosome: the case of NIP5;1 having AUGUAA in the 5' untranslated region2022

    • Author(s)
      Mayuki Tanaka1, Takeshi Yokoyama, Hironori Saito, Madoka Nishimoto, Kengo Tsuda, Naoyuki Sotta, Hideki Shigematsu, Mikako Shirouzu, Shintaro Iwasaki, Takuhiro Ito, Toru Fujiwara
    • Organizer
      RNA学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Coordinated regulation of translational and transcriptional expression of transporter genes in response to boron concentration2022

    • Author(s)
      田中真幸、藤原徹
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Structural and biochemical analysis of boron-dependent ribosome stalling on the AUGUAA sequence2021

    • Author(s)
      Mayuki Tanaka, Takeshi Yokoyama, Madoka Nishimoto, Kengo Tsuda,Naoyuki Sotta, Hironori Saito, Hideki Shigematsu, Shintaro Iwasaki, Mikako Shirouzu, Takuhiro Ito, Toru Fujiwara
    • Organizer
      EMBL Conference
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] シロイヌナズナのホウ酸輸送体、NIP5;1プロモーターのいくつかのDNA領域が、根の異なる細胞タイプでの発現に必要である2021

    • Author(s)
      田中真幸、藤原徹
    • Organizer
      日本土壌肥料学会 2021年度北海道大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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