葉緑体ゲノムの全構造とRNA編集機構に基づく陸上植物のルーツの探索

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14596003
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 吉永 光一 静岡大学, 理学部, 教授 (70021954)
• Keywords: RNAの編集 / 陸上植物の初期進化 / ツノゴケ / 葉緑体ゲノム / ゼニゴケ / エディティング

Research Abstract

コケ植物の中のどのグループが最初の陸上植物か,未だ陸上植物の系統に残された最大の謎とされている。この謎を解くために,最初の陸上植物の候補とされているツノゴケの葉緑体ゲノムの構造と機能を分析した。葉緑体ゲノムのタンパク質遺伝子に基づく系統樹は,ゼニゴケが最初の陸上植物であることを示したが,ゼニゴケとツノゴケの分解能が十分ではなく,決定的な証拠を示すことはできなっかった。
ツノゴケの葉緑体ゲノム構造を分析する過程で,いくつかの遺伝子に異常な構造がみつかった。これらの遺伝子には翻訳することのできないナンセンスコドンが含まれていた。そこで,cDNAの構造を分析することにより,mRNAの構造を分析した。その結果,ツノゴケの葉緑体のRNAは非常に多くの部位で編集を受けていることがわかった。葉緑体ゲノムからのすべての転写物を調べたところ,942箇所でRNA編集を受けていることがわかった。これだけ多くの編集部位はこれまでには報告されていない。ツノゴケ葉緑体におけるRNA編集の研究は以下の新しい発見をもたらした。(1)葉緑体遺伝子の半数以上はナンセンスコドンを含むが,これらすべてのナンセンスコドンはUからCのRNA編集を受けセンスコドンとなる。(2)RNA編集を受ける95%以上のコドンは他の植物のものと同じになることにより,機能あるタンパク質がつくられる。(3)tRNA-Lysのアンチコドンは編集を受けて正常なコドンとなる。アンチコドンのRNA編集は植物では例がない。(4)翻訳領域以外のRNA編集として,SD配列での編集をみつけた。(5)タイプ2イントロンにおいて,イントロン切り出しに必須な配列がRNA編集によりつくられた。(6)編集部位をもつRNA上に部位を指定する可能性のある配列をみつけた。この配列,ガイドタイプRNAが実際に機能するかどうかはin vitro系で証明する必要がある。

Research Products

• [Publications] 吉永光一(共著): "The complete nucleotide sequence of the hornwort (Anthoceros formosae) chloroplast genome : insight into the earliest land plants"Nucleic Acids Research. 31・2. 716-721 (2003)
• [Publications] 吉永光一(共著): "RNA editing in hornwort chloroplasts makes more than half the genes functional"Nucleic Acids Research. 31・9(in press). (2003)