2014 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Integrated analysis of strategies for plant survival and growth in response to global environmental changes |
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22119006
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
内藤 哲 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (20164105)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | mRNA分解 / リボソーム / 翻訳停止 / 試験管内翻訳系 / シロイヌナズナ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
様々な環境条件下での植物の持続的成長には，環境変動に対して細胞内恒常性を厳密に維持する機構が不可欠である。シスタチオニンγ-シンターゼ(CGS)は，植物においてメチオニン生合成の鍵段階を触媒する。メチオニンの生合成はCGSをコードするCGS1遺伝子の翻訳段階で，メチオニンの代謝産物であるS-アデノシルメチオニン(SAM)に応答したSer-94コドンでの翻訳停止と共役したCGS1 mRNAの分解によってフィードバック制御される。
出口トンネルにはリボソームタンパク質L4とL22が突き出た狭窄部位がある。SAMに応答したCGS1 mRNAの翻訳停止における出口トンネルの関与を解析するため，L4タンパク質のβ-ループに変異を導入したトランスジェニック・シロイヌナズナを構築した。シロイヌナズナは，L4AとL4Dの2つのL4遺伝子を持つ。L4Dのβ-ループ頂点の両側に欠失を導入し，C末端にFLAGタグを付けて，L4Dノックアウト株に導入した。Western解析により，変異型リボソームが構築され，翻訳に与っていることを示した。
これらの植物からシロイヌナズナ試験管内翻訳系（Plant Cell Physiol. 52:1443-53, 2011）を調製し，GST:CGS1-exon 1 mRNAを翻訳させた結果，SAMに応答した翻訳停止効率が対照株に比べて低下していた。一方，SAMに応答した翻訳停止に伴って，MTO1領域を含む新生ペプチドは，出口トンネル内で収縮したコンフォメーションを取る（J. Biol. Chem., 286:14903-12, 2011）。新生ペプチドのコンフォメーション変化を調べた結果，SAMに応答した新生ペプチドの収縮が起こりにくくなっていた。これらの結果は，SAMに応答したCGS1 mRNAの翻訳停止に，リボソーム出口トンネルの狭窄部位が関与することを示している。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Identification of novel Arabidopsis thaliana upstream open reading frames that control expression of the main coding sequences in a peptide sequence-dependent manner.2015
Author(s)
Ebina I, Takemoto-Tsutsumi M, Watanabe S, Koyama H, Endo Y, Kimata K, Igarashi T, Murakami K, Kudo R, Ohsumi A, Noh AL, Takahashi H, Naito S, Onouchi H
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Journal Title
Nucleic Acids Research
Volume: 43
Pages: 1562-1576
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] A U-system approach for predicting metabolic behaviors and responses based on an alleged metabolic reaction network.2014
Author(s)
Sriyudthsak K, Sawada Y, Chiba Y, Yamashita Y, Kanaya S, Onouchi H, Fujiwara T, Naito S, Voit EO, Shiraishi F, Hirai MY
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Journal Title
BMC Systems Biology
Volume: 8
Pages: S4
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Coordinated regulations of mRNA synthesis and degradation during cold acclimation in Arabidopsis cells.2014
Author(s)
Chiba, Y., Isai, S., Mineta, K., Hirai, M.Y., Suzuki, Y., Kanaya, S., Yamaguchi, J., Naito, S.
Organizer
FASEB Science Research Conference, Post-transcriptional Control of Gene Expression: Mechanisms of mRNA Decay
Place of Presentation
Big Sky, Montana, USA
Year and Date
2014-07-06 – 2014-07-11
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[Presentation] Ribosomes stack and are arrested at the early step of translocation upon S-adenosyl-L-methionine-induced translation arrest of Arabidopsis CGS1 mRNA.2014
Author(s)
Yamashita, Y., Kadokura, Y., Sotta, N., Fujiwara, T., Satake, A., Tagigawa, I., Onouchi, H., Naito, S.
Organizer
FASEB Science Research Conference, Post-transcriptional Control of Gene Expression: Mechanisms of mRNA Decay
Place of Presentation
Big Sky, Montana, USA
Year and Date
2014-07-06 – 2014-07-11
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