RNAサイレンシング機構からみたメリステムの解析

• Project Area: Plant regulatory systems that control developmental interactions between meristems and lateral organs
• Project/Area Number: 23012008
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 渡邊 雄一郎 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (60183125)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2012: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2011: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: マイクロRNA / tasiRNA / 人為的機能抑制 / RNA分解 / シロイヌナズナ / 組織特異的抑制 / 分裂組織 / RNAサイレンシング / miRNA / P-body / RNA exosome / AGOタンパク質 / 翻訳因子

Research Abstract

miRNAやtasiRNAの合成・作用に関与するシロイヌナズナのRNA-dependent RNA polymerase 6(RDR6),ARGONAUTE 1(AGO1),DICER-LIKE PROTEIN 4(DCL4)遺伝子が、特に茎頂分裂組織、根端分裂組織、維管束系で強く発現していた。RNAサイレンシングで鍵となるRNA-induced silencing complex(RISC)のコア因子を構成するAGO1との結合タンパク質をMASS解析し、mRNAの3'-UTR配列と結合することが推測される因子候補があがった。その遺伝子は根端分裂組織、維管束系で強い発現、茎頂においては特有の発現を示す。
異所的に人為的な人工小分子RNAによる標的遺伝子の発現抑制を誘導する系を構築した。1つは葉肉細胞特異的なCAB3プロモーター下流に人工miRNAをデザインしていれた前駆体コンストラクトをつなぐものである。導入したシロイヌナズナのメリステムでは抑制効果による表現型は期待通りあらわれず初期発生への影響はない。一方で発生段階がすすんでから葉肉組織での発現が期待通り抑制された。エクソソームという3'-5'RNA分解酵素のサブユニットRPP44a遺伝子のT-DNA挿入変異株のホモ接合体は胚性致死となるが、今回構築した系では植物体はみかけ正常に発生がすすみ、種子もつけた。2つ目の系としてtasiRNAの一つTASIc前駆体RNAを改変し,二つの標的遺伝子を抑制する配列をタンデムに導入したものである。コンストラクトをシロイヌナズナに導入したところ、狙い通りにその2つの遺伝子発現の低下が確認され、機能破壊が行えることが明らかとなった。複数の冗長遺伝子の機能低減などを行う上で非常に利用価値のある系となった。
核から細胞質へと特異的にRNAを輸送する際に関わるTHO/TREX因子について解析したところ、特定のmiRNAがTHO/TREX因子に依存することが観察された。

Research Products

• [Journal Article] The role of decapping proteins in the miRNA accumulation in Arabidopsis thaliana (2012)
  • Author(s): Kazuki Motomura, Quy T.N. Le, Naoyoshi Kumakura, Takashi Fukaya, Atsushi Takeda and Yuichi
  • Journal Title: RNA Biology Volume: 9 Issue: 5 Pages: 644-652
  • DOI: 10.4161/rna.19877
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] RNA Processing Bodies, Peroxisomes, Golgi Bodies, Mitochondria, and ER Tubule Junctions Frequently Pause at Cortical Microtubules (2012)
  • Author(s): Takahiro Hamada, Motoki Tominaga, Takeshi Fukaya, Masayoshi Nakamura, Akihiko Nakano, Yuichiro Watanabe, Takashi Hashimoto, Tobias I.Baskin
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 53 Issue: 4 Pages: 699-708
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs025
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Loss of XRN4 function can trigger cosuppression in a sequence-dependent manner (2012)
  • Author(s): Hayashi, M., C. Nanba, M. Saito, M. Kondo, A. Takeda, Y. Watanabe and M. Nishimura
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 53 Issue: 7 Pages: 1310-1321
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs078
  • NAID: 10030963643
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] miR165/166 and the development of land plants (2012)
  • Author(s): Sakaguchi, J., Watanabe, Y.
  • Journal Title: Develop.Growth Differ. Volume: 54巻 Issue: 1 Pages: 93-99
  • DOI: 10.1111/j.1440-169x.2011.01318.x
  • NAID: 10030405003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NIMA-related kinases 6, 4, and 5 interact with each other to regulate microtubule organization during epidermal cell expansion in Arabidopsis thaliana (2011)
  • Author(s): H. Motose, T. Hamada, K. Yoshimoto, T. Murata, M. Hasebe, Y. Watanabe, T. Hashimoto, T. Sakai, and T. Takahashi
  • Journal Title: Plant J Volume: 67 Issue: 6 Pages: 993-1005
  • DOI: 10.1111/j.1365-313x.2011.04652.x
  • NAID: 120004897844
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ウイルス抵抗性機構としてのRNA exosomeの機能解析 (2013)
  • Author(s): 熊倉直祐
  • Organizer: 日本植物病理学会大会
  • Place of Presentation: 岐阜大学、岐阜市
  • Year and Date: 2013-03-29
• [Presentation] Assessment of plant RNA exosome as a viral resistance factor (2012)
  • Author(s): Naoyoshi Kumakura
  • Organizer: Frontiers in Plant RNA Research 2012
  • Place of Presentation: 北海道大学(招待講演)
  • Year and Date: 2012-10-17
• [Presentation] Construction of microRNA expression system independent of DCL1 (2012)
  • Author(s): Masayuki Tsuzuki
  • Organizer: Frontiers in Plant RNA Research 2012
  • Place of Presentation: 北海道大学(招待講演)
  • Year and Date: 2012-10-17
• [Presentation] Assessment of plant RNA exosome as a viral resistance factor (2012)
  • Author(s): Naoyoshi Kumakura
  • Organizer: The complex life of mRNA
  • Place of Presentation: EMBL、ハイデルベルク、ドイツ(招待講演)
  • Year and Date: 2012-10-08
• [Presentation] Assessment of RNA exosome as a viral resistance factor (2012)
  • Author(s): Naoyoshi Kumakura
  • Organizer: The XV International Congress of Molecular Plant-Microbe Interactions
  • Place of Presentation: 国際交流会館、京都
  • Year and Date: 2012-08-29
• [Presentation] シロイヌナズナにおけるDCL1に依存しないmicroRNAの発現系の構築 (2012)
  • Author(s): 都筑正行
  • Organizer: 日本植物細胞分子生物学会
  • Place of Presentation: 奈良先端科学技術大学院大学
  • Year and Date: 2012-08-05
• [Presentation] 植物はどのように病原体を感知するのか (2011)
  • Author(s): Yuichiro Watanabe
  • Organizer: シンポジウム明治大学植物病原体ストレスの多様性と宿主応答
  • Place of Presentation: 明治大学生田キャンパス(神奈川県)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-26
• [Presentation] Postrranscriptional gene regulation mediated by small RNAs in plant cytoplasm (2011)
  • Author(s): Yuichiro Watanabe
  • Organizer: International Plant RNA workshop
  • Place of Presentation: 理化学研究所鶴見(神奈川県)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-06-21
• [Book] RNAi and Plant Gene Function Analysis-Methods and Protocols (2011)
  • Author(s): Watanabe, Y.分担執筆
  • Total Pages: 240
  • Publisher: Humana Press
• [Remarks]
  • URL: http://bio.c.u-tokyo.ac.jp/labs/watanabe/index.htm
• [Remarks]
  • URL: http://gpes.c.u-tokyo.ac.jp/faculty-staff/health-and-security/yuichiro-watanabe.html
• [Remarks]
  • URL: http://bio.c.u-tokyo.ac.jp/labs/watanabe/index.htm