環境ストレスからのリカバリーと記憶に関わるmRNA分解制御

• Project Area: Integrative system of autonomous environmental signal recognition and memorization for plant plasticity
• Project/Area Number: 18H04772
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 千葉 由佳子 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (70509546)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000); Fiscal Year 2019: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2018: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
• Keywords: ポリA分解酵素 / RNA結合タンパク質 / ストレス応答 / シロイヌナズナ

Outline of Annual Research Achievements

植物はある一定の環境ストレスに晒されるとそのストレスに耐性を示すようになる。そこには多くのストレス応答性遺伝子の発現誘導が関わっている。しかし，ストレス応答性遺伝子の発現は耐性の獲得とのトレードオフとして、成長の抑制を引き起こすことがある。ゆえに植物にとって好ましい環境条件に戻ったときに，ストレス応答性遺伝子のmRNA量を急激に減少させる必要があり，そこにはmRNA分解の活性化が関わっていると考えられている。しかし，その機能分子は明らかとなっていない。本研究の目的は，mRNA分解の律速段階を担うシロイヌナズナのポリＡ分解酵素AtCCR4のストレス応答における役割を明らかにすることである。本年度は，atccr4変異株にAPUM5過剰発現体に見られたストレス応答の表現型を分子レベルで理解するために，ストレス応答時の遺伝子発現を経時的に解析した。まず，APUM5が結合することがすでに示されているいくつかのストレス応答性遺伝子の発現パターンを，atccr4変異株と野生型株で比較した(Huh and Paek, BMC Plant Biol., 2014)。その結果，期待したような違いは検出されなかったため，atccr4変異株が示す表現型の原因遺伝子は他にあるものと考え，遺伝子発現の網羅解析であるRNA-seqを行った。同時に，APUM5過剰発現体とその野生型株を用いたRNA-seqも行った。今後は得られたデータの検証をさらに進めることにより，ストレス応答におけるポリA分解酵素の役割の理解が進むことが期待される。一方で，AtCCR4とAPUM5が協調してストレス応答性遺伝子を制御していることを，遺伝学的に実証するために必要な，atccr4変異株とAPUM5過剰発現体を交配した株の作成も進めた。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Identification of Arabidopsis CCR4-NOT Complexes with Pumilio RNA-Binding Proteins, APUM5 and APUM2 (2019)
  • Author(s): Arae Toshihiro、Morita Kotone、Imahori Riko、Suzuki Yuya、Yasuda Shigetaka、Sato Takeo、Yamaguchi Junji、Chiba Yukako
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 60 Issue: 9 Pages: 2015-2025
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz089
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Identification of negative regulation of environmental stress response, by deadenylase AtCCR4 and RNA binding protein APUM5 (2020)
  • Author(s): Kotone Morita, Toshihiro Arae, Yuya Suzuki, Yukako Chiba
  • Organizer: The 61th Annual Meeting of JSPP
• [Presentation] RNA結合タンパク質APUMにより見出されたポリＡ分解酵素AtCCR4の新しい役割 (2019)
  • Author(s): 森田 琴音，今堀 莉子，荒江 星拓，千葉 由佳子
  • Organizer: 第8回植物ＲＮＡ研究ネットワークシンポジウム
• [Presentation] シロイヌナズナCCR4-NOT複合体と相互作用するRNA結合タンパク質APUM5/2の同定 (2019)
  • Author(s): 荒江 星拓，森田 琴音，今堀 莉子，鈴木 悠也，千葉 由佳子
  • Organizer: 第8回植物ＲＮＡ研究ネットワークシンポジウム
• [Presentation] Negative regulation of stress response by AtCCR4 deadenylase and APUM5, encoding a Pumilio RNA binding protein (2019)
  • Author(s): Kotone Morita, Toshihiro Arae, Yuya Suzuki, Yukako Chiba
  • Organizer: Frontiers in plant environmental response research
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification of Arabidopsis CCR4-NOT complexes with variable combinations of deadenylase subunits (2019)
  • Author(s): Toshihiro Arae, Riko Imahori, Yuya Suzuki, Yukako Chiba
  • Organizer: The 60th Annual Meeting of JSPP
• [Presentation] Characteization of Arabidopsis mutants deficient in deadenylases or RNA binding protein, APUM5 under stress conditions (2019)
  • Author(s): Kotone Morita, Toshihiro Arae, Yuya Suzuki, Yukako Chiba
  • Organizer: The 60th Annual Meeting of JSPP
• [Presentation] Physiological effects of Arabidopsis deadenylases, AtCCR4a/b, components of the AtCCR4-NOT complex (2019)
  • Author(s): Suzuki Y., Nagumo A., Arae T., Hirai M.Y., McClung C.R., Green P. J.,4, Yamaguchi J., ○Chiba Y
  • Organizer: Post-transcriptional gene regulation in plants
  • Int'l Joint Research