低温ストレス応答におけるRNA制御システム

• Project Area: Diversity and asymmetry achieved by RNA program
• Project/Area Number: 21112502
• 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, 創成研究機構, 特任助教 (70509546)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2010: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2009: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: mRNA分解 / 低温ストレス / シロイヌナズナ

Research Abstract

移動という逃避手段を持たない植物にとって、急激な環境の変化は大きなストレスであり、随時、適応していかなくてはならない。いろいろな環境変化の中でも低温は、迅速に対応しなくてはならない主要な環境ストレスのひとつである。低温ストレスに伴う応答には様々な遺伝子発現制御が関わっている。我々はその遺伝子発現制御にmRNA分解による制御がどのように関わるのかを明らかにすることを目指している。
マイクロアレイと転写阻害剤処理を組み合わせた解析である"mRNA-decay array"によって低温ストレスに応答してmRNA分解速度が大きく変化している遺伝子を探索した結果,多くの遺伝子群が低温ストレスに応答して,その分解の速度を変化させていることを見出した。分解速度を変化させた遺伝子群に関して,さらなる詳細な解析を進めたところ,特にストレス応答に関わる遺伝子群が不安定化される傾向があることを明らかにした。興味深いことに,これらの不安定化するストレス応答性遺伝子群の多くは,mRNAを不安定化すると同時にそのmRNAレベルを上昇させていた。mRNA分解速度の制御は,mRNA合成と分解のキネティクスを考えると,mRNAレベル自体の調節ばかりではなく,その変化時間の調節にも関わる重要なステップであるといえる。不安定化するストレス応答性の遺伝子群においては,おそらくmRNA分解を早くすることによってそのmRNAの上昇変化を迅速に行おうとする仕組みが働いていると考えられる。これらの遺伝子群には低温ストレス応答の主要な転写制御に関わっているDREB1A/CBF3およびその下流の因子も含まれており,転写とmRNA分解の協調した制御を示唆する重要な知見が得られた。さらに,不安定化する遺伝子群にはPentatricopeptide-repeatおよびF-boxタンパク質が数多く含まれることを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] The Arabidopsis ubiquitin ligases ATL31 and ATL6 control the defense response as well as the carbon/nitrogen response (2012)
  • Author(s): Maekawa S., et al.
  • Journal Title: Plant Molecular Biology Volume: 79 Pages: 217-227
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Boron-Dependent Degradation of NIP5;1mRNA for Acclimation to Excess Boron Conditions in Arabidopsis (2011)
  • Author(s): Tanaka M., et al.
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 23 Pages: 3547-3559
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] mRNA degradation machinery in plants (2009)
  • Author(s): Chiba, Y.
  • Journal Title: J.Plant Biol. 52 Pages: 114-124
• [Journal Article] Identification of silicon efflux transporters in maize and barley reveals their different silicon uptake system from rice (2009)
  • Author(s): Chiba, Y., Mitani, N.
  • Journal Title: Plant Cell 21 Pages: 2133-2142
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 低温ストレス応答に関連したmRNA分解制御 (2012)
  • Author(s): 千葉由佳子
  • Organizer: 第53回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都)
  • Year and Date: 2012-03-17
• [Presentation] ポリA鎖除去酵素AtCCR4の生理的役割の解明 (2012)
  • Author(s): 鈴木悠也
  • Organizer: 第53回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都)
  • Year and Date: 2012-03-17
• [Presentation] Characterization of the atccr4-1/4-2 double mutants that show the insensitivity to high sucrose concentration (2012)
  • Author(s): Yuya Suzuki
  • Organizer: Japan-Australia Symposium on Plant Sciences for Agriculture
  • Place of Presentation: Hokkaido University (Sapporo)
  • Year and Date: 2012-01-19
• [Presentation] Changes in mRNA stability associated with cold stress response in Arabidopsis (2011)
  • Author(s): Yukako Chiba
  • Organizer: International Symposium "Strategies of Plants against Global Environmental Change"
  • Place of Presentation: Geibunkan (Kurashiki)
  • Year and Date: 2011-12-09
• [Presentation] Genetic Analyses of AtCCR4s, Putative Deadenylases in Arabidopsis (2011)
  • Author(s): Yuya Suzuki
  • Organizer: The 16th Annual Meeting of the RNA Society
  • Place of Presentation: Kyoto International Conference Center (Kyoto)
  • Year and Date: 2011-06-16
• [Presentation] 低温ストレス応答に関わるmRNA分解速度の調節 (2011)
  • Author(s): 千葉由佳子
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学(仙台市)
  • Year and Date: 2011-03-20
• [Presentation] ポリA鎖除去酵素AtCCR4の生理的作用の解析 (2011)
  • Author(s): 鈴木悠也
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学(仙台市)
  • Year and Date: 2011-03-20
• [Presentation] Cold Stress-related mRNA Turnover Control in Arabidopsis (2010)
  • Author(s): Yukako Chiba
  • Organizer: The 13th Hokkaido University-Seoul National University Joint Symposium
  • Place of Presentation: Hokkaido University (Sapporo)
  • Year and Date: 2010-11-26
• [Presentation] mRNA turnover control for cold stress response in Arabidopsis (2010)
  • Author(s): Yukako Chiba
  • Organizer: RIKEN Seminar
  • Place of Presentation: Pant Science Center (Yokohama)(招待講演)
  • Year and Date: 2010-11-17
• [Presentation] 環境ストレス応答とmRNA分解制御 (2010)
  • Author(s): 千葉由佳子
  • Organizer: 土壌肥料学会サテライト若手シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌市)
  • Year and Date: 2010-09-06
• [Presentation] 低温ストレスに応答したmRNA分解速度の変化 (2010)
  • Author(s): 千葉由佳子
  • Organizer: シンポジウム「RNAから植物を考える-植物RNA研究の最先端-」
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌市)
  • Year and Date: 2010-08-26
• [Presentation] 植物の低温馴化とmRNA分解制御 (2010)
  • Author(s): 千葉由佳子
  • Organizer: 第12回日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: 一橋記念講堂(東京都)
  • Year and Date: 2010-07-28
• [Presentation] 低温ストレス応答に関わるmRNA分解制御の網羅的解析 (2010)
  • Author(s): 千葉由佳子
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 熊本市・熊本大学
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] 低温ストレス応答とmRNA分解制御 (2009)
  • Author(s): 千葉由佳子
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜市・パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-09
• [Remarks]
  • URL: http://www.cris.hokudai.ac.jp/chiba/
• [Remarks]
  • URL: http://www.cris.hokudai.ac.jp/chiba/