植物の発生を支えるmicroRNAネットワークの解明

• Project Area: Multidimensional Exploration of Logics of Plant Development
• Project/Area Number: 26113504
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 濱田 隆宏 東京大学, 総合文化研究科, 助教 (20452534)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000); Fiscal Year 2015: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2014: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
• Keywords: microRNA / ゼニゴケ / シロイヌナズナ / 植物 / tudorドメイン

Outline of Annual Research Achievements

ゼニゴケmicroRNAに関する研究として、CRISPR/Cas9技術を用いてmicroRNA遺伝子座に欠失や挿入を持つ変異体を作出した。これらのmicroRNA変異体は、重篤な形態異常を引き起こした。miR160変異体は葉状体が扁平にならず、波打つ表現型を示した。miR166変異体は、正常に葉状体を展開することができなく、極度に矮小化した。miR319変異体では、杯状体および無性芽が欠如した。miR529c変異体は、葉状体が雄器床様に分化する表現型を示した。これまでの植物microRNA研究では、microRNA遺伝子座の数が多いために欠失変異体は得られていない。そのため、これらの作出したゼニゴケmicroRNA欠失変異体を用いることで、未知の植物microRNAネットワークが見つかると期待される。
シロイヌナズナにおける新たなmicroRNA ネットワークに関わる因子としてtudorドメインタンパク質であるTARPに関する研究を行った。今年度の研究によりトランスポゾンをターゲットとするsiRNAの減少及びトランスポゾンDNA配列の脱メチル化の亢進を確認した。これらの結果は、TARPタンパク質が新規DNAメチル化経路に関わる因子であることを示唆している。一方、マイクロアレイ解析からtarp欠失変異体では発生、気孔分化、RNA依存的DNA メチル化、クロマチンリモデリングなどに関わる因子のmRNA発現量が減少していることを見出した。免疫沈降実験によりTARPタンパク質とヒストンの結合も確認されているため、TARPタンパク質がクロマチンリモデリングに関わる可能性も示唆される。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Profiling and Characterization of Small RNAs in the Liverwort, Marchantia polymorpha, Belonging to the First Diverged Land Plants (2016)
  • Author(s): Masayuki Tsuzuki, Ryuichi Nishihama, Kimitsune Ishizaki, Yukio Kurihara, Minami Matsui, John L. Bowman, Takayuki Kohchi, Takahiro Hamada, and Yuichiro Watanabe
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 57(2) Issue: 2 Pages: 359-372
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv182
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Lessons from in vitro reconstitution analyses of plant microtubule-associated proteins. (2014)
  • Author(s): Takahiro Hamada
  • Journal Title: Front Plant Sci. Volume: 5 Pages: 409-409
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00409
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Microtubule organization and microtubule-associated proteins in plant cells. (2014)
  • Author(s): Takahiro Hamada
  • Journal Title: Int Rev Cell Mol Biol. Volume: 312 Pages: 1-52
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-800178-3.00001-4
  • ISBN: 9780128001783
• [Presentation] Profiling and characterization of small RNAs in the liverwort, Marchantia polymorpha (2016)
  • Author(s): 都筑正行、西浜竜一、石崎公庸、栗原志夫、松井南、John L. Bowman、河内孝之、濱田隆宏、渡邊雄一郎
  • Organizer: 第５７回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] TARPタンパク質が関与するsiRNA生合成経路の解析 (2016)
  • Author(s): 塚田道雄、都筑正行、深尾陽一朗、栗原志夫、松井南、元村一基、田村謙太郎、西村いくこ、渡邊雄一郎、濱田隆宏
  • Organizer: 第５７回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] Relationships between components of cytoplasmic RNA granules and small RNA metabolism (2015)
  • Author(s): Takahiro Hamada
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-16
  • Invited
• [Presentation] 苔類ゼニゴケにおけるmicroRNAの機能解析 (2015)
  • Author(s): 都筑正行、藤本剛史、西浜竜一、石崎公庸、栗原志夫、松井南、河内孝之、濱田隆宏、渡邊雄一郎
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] シロイヌナズナtudorタンパク質によるsiRNA制御メカニズムの解析 (2015)
  • Author(s): 塚田道雄、都筑正行、元村一基、深尾陽一朗、田村謙太郎、西村いくこ、渡邊雄一郎、濱田隆宏
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] 苔類ゼニゴケにおけるmicroRNAの機能解析 (2015)
  • Author(s): 都筑正行、藤本剛史、西浜竜一、 石崎公庸、栗原志夫、松井南、河内孝之、濱田隆宏、渡邊雄一郎
  • 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）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナにおける新規tudorタンパク質の機能解析 (2015)
  • Author(s): 塚田道雄、都筑正行、元村一基、深尾陽一朗、田村謙太郎、西村いくこ、渡邊雄一郎、濱田隆宏
  • 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）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] 植物オルガネラ輸送における微小管の役割 (2014)
  • Author(s): 濱田隆宏
  • Organizer: 第３７回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
  • Invited
• [Presentation] RNA分解と翻訳抑制を介した発生制御 (2014)
  • Author(s): 濱田隆宏
  • Organizer: 日本植物学会第７８回大会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川県・川崎）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
  • Invited
• [Presentation] ゼニゴケの形態形成におけるmicroRNAの機能解析 (2014)
  • Author(s): 都筑正行、藤本剛史、西浜竜一、石崎公庸、河内孝之、濱田隆宏、渡邊雄一郎
  • Organizer: 日本植物学会第７８回大会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川県・川崎）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14