高等植物のRNA制御と環境応答機構に関する分子生物学的解析

• Project Area: Diversity and asymmetry achieved by RNA program
• Project/Area Number: 21112521
• 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: Okayama University (2010); The Institute of Physical and Chemical Research (2009)
• Principal Investigator: 平山 隆志 岡山大学, 資源植物科学研究所, 教授 (10228819)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2010: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2009: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: 高等植物 / polyA特異的RNA分解酵素 / polyA付加酵素 / 植物ホルモン / ミトコンドリア / アブシジン酸 / サリチル酸 / polyA specific ribonuclease / polyA polymerase / シロイヌナズナ

Research Abstract

昨年度までに、polyA特異的RNA分解酵素のAHG2の機能解析と、ahg2-1変異株の抑制変異遺伝子として分離されたpolyA付加酵素をコードするAGSI遺伝子の同定を進めてきた。本年度は、これら因子の標的分子の探索を中心に研究を進めた。ahg2-1変異を対象とした網羅的代謝物解析から、ミトコンドリア内転写物の蓄積が認められた。ミトコンドリア機能異常変異atphb3との比較解析から、ahg2-1変異はミトコンドリアに何らかの異常を持つことが示唆されたので、ミトコンドリア転写物いくつかのpolyA状態をPAT法により調査した。その結果、調べた転写物のほとんどでpolyA付加が認められた。一方野生株、ags1,atphb3ではpolyA付加は認められなかった。さらにinverse PCR法でnad7転写物のpolyA鎖長の状態を詳細に調べたところ、野生株ではpolyA付加が認められなかったが、ahg2-1では6～17bのpolyAを持つ転写物が確認された。また、ミトコンドリア転写物のいくつかについてNorthern法により蓄積量を調査したところ、調べたほとんどの転写物のahg2-1での蓄積が認められた。以上の結果から、AHG2およびAGS1の標的はミトコンドリア転写物と考えられる。これまで植物はもちろん他の真確生物に於いてもミトコンドリアmRNAのpolyA付加および除去に関わる因子双方が同定されている例はほとんどなく、その制御が不明であったため、この研究成果は意義が大きいと考える。
しかしながら、これまでのところ、AHG2とAGS1はともにミトコンドリア局在を示す実験結果はない。これらのN末には、ミトコンドリア移行配列様構造が存在するので、これらを除いた改変遺伝子がahg2-1変異を相補できるかを検討し、ミトコンドリア局在と機能の関連を調査している。

Research Products

• [Journal Article] アブシジン酸 (2011)
  • Author(s): 上野琴巳
  • Journal Title: 化学と生物 Volume: 48 Pages: 555-563
• [Journal Article] エチレン、ジベレリン、ジャスモン酸、ストリゴラクトン (2011)
  • Author(s): 王敬銘
  • Journal Title: 化学と生物 Volume: 48 Pages: 637-642
• [Journal Article] Research on plant abiotic stress responses in the post-genome era : past, present, and future (2010)
  • Author(s): Takashi Hirayama
  • Journal Title: Plant Journal Volume: 61 Pages: 1041-1052
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A DNA-binding surface of SPO11-1, An Arabidopsis SPO11 orthologue required for normal meiosis (2010)
  • Author(s): Yasunori Shingu
  • Journal Title: FEBS Journal Volume: 277 Pages: 2360-2374
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The PP2C-SnRK2 complex : the central regulator of an abscisic acid signaling pathway (2010)
  • Author(s): Takashi Hirayama
  • Journal Title: Plant Signaling & Behavior (In press)
• [Journal Article] Research on plant abiotic stress responses in the post-genome era : past, present, and future (2010)
  • Author(s): Takashi Hirayama
  • Journal Title: Plant Journal (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ABA Hypersensitive Germination2-1 Causes the Activation of Both Abscisic Acid and Salicylic Acid Responses in Arabidopsis (2009)
  • Author(s): Noriyuki Nshimura
  • Journal Title: Plant Cell & Physiology 50 Pages: 2112-2122
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Type 2C Protein Phosphatases Directly Regulate Abscisic Acid-Activated Protein Kinases in Arabidopsis (2009)
  • Author(s): Taishi Umezawa
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci USA 106 Pages: 17588-17593
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metabolic movement upon abscisic acid and salicylic acid combined treat ments (2009)
  • Author(s): Mami Okamoto
  • Journal Title: Plant Biotechnology 26 Pages: 551-560
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The regulatory network of plant responses to abscisic acid
  • Author(s): Taishi Umezawa
  • Journal Title: Advances in Botanical Research Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ABA関連PP2C AHG1,AHG3特異的相互作用因子の解析 (2011)
  • Author(s): 牛山翔
  • Organizer: 日本植物生理学会年会(震災で学会は中止となったが、発表がされたと見なされた)
  • Year and Date: 2011-03-21
• [Presentation] 多重ホルモン処理における遺伝子発現解析 (2011)
  • Author(s): 岡本真美
  • Organizer: 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: (震災で学会は中止となったが、発表がされたと見なされた)
  • Year and Date: 2011-03-20
• [Presentation] 植物ホルモンの働きとストレス応答 (2011)
  • Author(s): 平山隆志
  • Organizer: 第27回資源植物科学シンポジウム、第3回植物ストレス科学研究シンポジウム
  • Place of Presentation: 倉敷
  • Year and Date: 2011-03-07
• [Presentation] シロイヌナズナpolyA分解酵素AHG2/PARNの機能と細胞応答統御機構 (2010)
  • Author(s): 平山隆志
  • Organizer: シンポジウム RNAから植物を考える
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2010-08-26
• [Presentation] Analysis of suppressor mutants of a PARN deficient mutant, ABA hypersensitive germination2-1 (2010)
  • Author(s): 平山隆志
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 熊本県、熊本市
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] Analysis of a PARN deficient mutant, ABA hypersensitive germination2-1, of Arabidopsis (2010)
  • Author(s): Takashi Hirayama
  • Organizer: The 19th CDB Meeting : RNA Sciences in Cell and Developmental Biology
  • Place of Presentation: Kobe, Japan
• [Presentation] Analysis of a PARN deficient mutant, ABA hypersensitive germination2-1, of Arabidopsis (2010)
  • Author(s): Takashi Hirayama
  • Organizer: 21st International Conference of Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
• [Presentation] PARN発現低下変異ABA hypersensitive germiantion2-1の抑制変異株の分離と解析 (2009)
  • Author(s): 平山隆志
  • Organizer: 日本RNA学会
  • Place of Presentation: 新潟県、新潟市
  • Year and Date: 2009-07-28
• [Remarks]
  • URL: http://www.rib.okayama-u.ac.jp/ers/index-j.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.tsurumi.yokohama-cu.ac.jp/embiol/j/member/hirayama.html