低温ストレス応答におけるｍＲＮＡ合成と分解の協調的制御システム

• Project Area: Integrated analysis of strategies for plant survival and growth in response to global environmental changes
• Project/Area Number: 25119702
• 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(系)研究科(研究院), 准教授 (70509546)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2014: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2013: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 低温ストレス / mRNA分解 / シロイヌナズナ

Outline of Annual Research Achievements

低温ストレスに応答したmRNA合成と分解による協調的な制御が，mRNA蓄積量の経時変化パターンの形成にどのように関わるのかを明らかにするためには，転写阻害剤とマイクロアレイを組み合わせたmRNA decay arrayを低温処理後経時的に行う必要がある。本年度は最終のマイクロアレイデータを得ることができた。mRNA蓄積量に加えて転写速度（k）とmRNA分解率（λ）も時間の関数であると考えると，mRNA蓄積量（A）の変化は微分方程式dA/dt = k(t)-λ(t) x A(t) で表わされる（ｔ：低温ストレス処理後の時間）。このうち，分解率の変化λ(t）は，低温処理後の各時点において転写阻害剤添加後のmRNA量の経時変化を測定することにより求められる。この際，転写阻害剤を加える前の時点におけるmRNA量は，低温処理後の各時点でのmRNA量の蓄積量A(t)を表すことから，mRNA分解率λ(t)とmRNA蓄積量A(t)の経時変化を同時に測定したことになる。このマイクロアレイのデータをもとに，低温処理後のmRNAの蓄積量および分解率の変化パターンで遺伝子群をクラス分けした。その結果，低温応答に重要な転写因子であるCBFの下流で制御されている遺伝子群は，いずれも低温に応答してｍRNAの蓄積量を増加させるが，mRNA分解速度に関しては促進させているクラスと変化しないクラスに分かれることがわかった。さらに，分解速度を促進しているグループの方が，より大きなｍRNA蓄積量の増加を示すことが明らかとなった。これら個別の遺伝子に関して，低温処理後のλ(t)およびA(t)の値からｋの積分値を近似的に算出した。結果として，CBF下流の遺伝子群のうち，より大きなmRNA量の増加を必要とするものは，その分解速度を促進させることでより迅速で大きなmRNA蓄積量の増加を可能にしていることが示唆された。また，分解を促進するために，その分の転写速度を増加させていることが明らかとなった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Nitrogen as a Key Regulator of Flowering in Fagus Crenata: Understanding the Physiological Mechanism of Masting by Gene Expression Analysis (2014)
  • Author(s): Miyazaki, Yuko, Yosuke Maruyama, Yukako Chiba, Masaki J Kobayashi, Benesh Joseph, Kentaro K Shimizu, Keiichi Mochida, Tsutom Hiura, Hirokazu Kon, and Akiko Satake
  • Journal Title: Ecology Letters Volume: 17 Issue: 10 Pages: 1299-1309
  • DOI: 10.1111/ele.12338
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SS-mPMG and SS-GA : tools for finding pathways and dynamic simulation of metabolic networks. (2013)
  • Author(s): Tetsuo Katsuragi, Naoaki Ono, Keiichi Yasumoto, Masami Y. Hirai, Kansuporn Sriyudthsak, Yuji Sawada, Yui Yamashita, Yukako Chiba, Hitoshi Onouchi, Toru Fujiwara, Satoshi Naito
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 54 Issue: 5 Pages: 728-739
  • DOI: 10.1093/pcp/pct052
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Forecasting flowering phenology under calimte warming by regulatory dynamics of flowering-time genes (2013)
  • Author(s): Satake A, Kawagoe T, Saburi Y, Chiba Y, Sakurai G, Kudoh H
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 4 Issue: 1 Pages: 2303-2303
  • DOI: 10.1038/ncomms3303
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A halt in poly(A) shortening during S-adenosyl-L-methionine-induced translation arrest in CGS1 mRNA of Arabidopsis thaliana. (2013)
  • Author(s): Yamashita Y, Lambein I, Kobayashi S, Onouchi H, Chiba Y, Naito S.
  • Journal Title: Genes & genetic systems Volume: 88 Pages: 241-249
  • NAID: 130003390805
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arabidopsis transcriptional repressor ERF9 participates in resistance against necrotrophic fungi (2013)
  • Author(s): Maruyama Y, Yamoto N, Suzuki Y, Chiba Y, Yamazaki K, Sato T, Yamaguchi J
  • Journal Title: Plant Sci Volume: 213 Pages: 79-87
  • DOI: 10.1016/j.plantsci.2013.08.008
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 低温ストレスに応答したｍＲＮＡ合成と分解の協調的制御 (2015)
  • Author(s): 荒江 星拓，以西 史織，峯田 克彦，平井 優美，鈴木 悠也，金谷 重彦，山口 淳二，内藤 哲，千葉 由佳子
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京都世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] 低温馴化における合成と分解によるmRNA蓄積量の協調的制御 (2015)
  • Author(s): 荒江 星拓，以西 史織，峯田 克彦，平井 優美，鈴木 悠也，金谷 重彦，山口 淳二，内藤 哲，千葉 由佳子
  • Organizer: 第4回植物RNA研究者ネットワークシンポジウム
  • Place of Presentation: 京都大学（京都府京都市）
  • Year and Date: 2015-01-19 – 2015-01-20
• [Presentation] Coordinated regulations of mRNA synthesis and degradation during cold acclimation in Arabidopsis cells. (2014)
  • Author(s): Yukako Chiba, Shiori Isai, Katsuhiko Mineta, Masami Y. Hirai, Yuya Suzuki, Sigehiko Kanaya, Junji Yamaguchi and Satoshi Naito
  • Organizer: Post-transcriptional control of gene expression: Mechanisms of mRNA decay.
  • Place of Presentation: Montana (USA)
  • Year and Date: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [Presentation] 環境変化に適応するためのｍＲＮＡ分解制御 (2014)
  • Author(s): 鈴木 悠也，以西 史織，荒江 星拓，峯田 克彦，平井 優美，山口 淳二，Pamela J. Green，内藤 哲
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学（富山県富山市）
  • Year and Date: 2014-03-18 – 2014-03-20
  • Invited
• [Presentation] 低温ストレス応答に関わるCBF応答性遺伝子のmRNA分解制御 (2014)
  • Author(s): 以西 史織，峯田 克彦，平井 優美，鈴木 悠也，山口 淳二，内藤 哲，千葉 由佳子
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学（富山県富山市）
  • Year and Date: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [Presentation] 植物のストレス応答に必要なmRNA分解制御 (2013)
  • Author(s): 千葉 由佳子，鈴木 悠也，以西 史織，荒江 星拓，Pamela J. Green，山口 淳二,
  • Organizer: 第3回植物ＲＮＡ研究ネットワークシンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2013-11-22 – 2013-11-23
• [Presentation] 低温ストレス応答に関わるmRNA分解制御の解析 (2013)
  • Author(s): 以西 史織，鈴木 悠也，山口 淳二，千葉 由佳子
  • Organizer: 第31回日本植物細胞分子生物学会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2013-09-13 – 2013-09-15
• [Presentation] 低温ストレス応答に関わるmRNA分解制御の解析 (2013)
  • Author(s): 以西 史織，鈴木 悠也，山口 淳二，千葉 由佳子
  • Organizer: 第15回日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: 愛媛県県民文化センター（愛知県松本市）
  • Year and Date: 2013-07-24 – 2013-07-26
• [Presentation] Genome-wide analysis of mRNA stability changes during cold acclimation in Arabidopsis cells (2013)
  • Author(s): Yukako Chiba, Katsuhiko Mineta, Masami Y. Hirai, Yuya Suzuki, Sigehiko Kanaya, Hiro Takahashi, Hitoshi Onouchi, Junji Yamaguchi and Satoshi Naito
  • Organizer: Plant Biology 2013
  • Place of Presentation: Providence (USA)
  • Year and Date: 2013-07-20 – 2013-07-24