2017 Fiscal Year Research-status Report
ｕＯＲＦペプチドによる翻訳制御の新たな役割と機構の解明
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16K07387
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
尾之内 均 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (50322839)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | uORF / 翻訳アレスト / リボソーム / 翻訳制御 / 新生ペプチド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) uORFペプチドによる翻訳抑制の生理的役割の解析
前年度の試験管内翻訳系を用いた解析において翻訳アレストを起こすことが示されたuORFの中で、下流の主要ORFがMg輸送に関与するタンパク質をコードするものについて、細胞内Mg濃度に応じた翻訳制御にuORFペプチドが関与する可能性を検証した。その結果、一過的発現系においてMg濃度に比例してuORFペプチドによる主要ORFの翻訳抑制が強くなったことから、このuORFペプチドはMgに応答して主要ORFの翻訳を抑制することが示された。また、核小体ストレス応答に関与する転写制御因子をコードする遺伝子の5’非翻訳領域に存在するuORFについて、核小体ストレスに応答した翻訳制御に関与する可能性を検討した。その結果、核小体ストレスを誘導する薬剤で幼植物を処理した場合に、uORFペプチドによる主要ORFの翻訳抑制が解除され、このuORFが核小体ストレスに応答した翻訳促進に関与することが明らかになった。
(2) uORFペプチドが関与する遺伝子発現制御機構の解析
上述のMgに応答した翻訳制御において、細胞内Mg濃度に応じてuORFの翻訳開始効率が変化する可能性とuORFペプチドによる翻訳アレストの効率が変化する可能性が考えられた。試験管内翻訳系を用いたuORF配列の変異解析により、後者の可能性が正しいことを明らかにした。また、維管束形成を制御する転写因子の発現がuORFペプチドによってサーモスペルミンに応答して抑制されることをこれまでに見いだしたが、試験管内翻訳系を用いた変異解析によりuORFの終止コドンにおいて翻訳アレストが起こることを示した。さらに、遺伝学的解析により、サーモスペルミンに応答してuORF配列依存的にNonsense-mediated RNA decay (NMD) によるmRNA分解が誘導されることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成29年度の研究により、uORFペプチドによる翻訳制御の生理的役割として、Mgに応答した翻訳抑制と核小体ストレスに応答した翻訳促進という２つの新たな生理的役割を見いだした。さらに、uORFペプチドが関与する遺伝子発現制御機構の解析においても、順調に研究成果を挙げることができた。維管束形成を制御する転写因子のサーモスペルミンに応答した発現制御において、uORFペプチドによってuORFの終止コドンで翻訳アレストが引き起こされ、それと連携してNMDが誘導されることを明らかにした。また、uORFペプチドが関与するMgに応答した翻訳制御において、Mgに応答してuORFペプチドが翻訳アレストを起こすことを明らかにした。これまでuORFペプチドによる翻訳アレストを誘導するエフェクター分子としてこれまでに報告されていたものはいずれも低分子化合物であったが、本研究により無機イオンに応答してuORFペプチドが翻訳アレストを起こす例が初めて見いだされた。以上のような当初の予想を上まわる研究成果が得られたことから、当初の計画以上に研究が進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に生理的役割を明らかにしたuORFについて、遺伝学的解析や生化学的解析によりそれらのuORFが関与する翻訳制御機構の解明をさらに進めていく。Mgに応答した翻訳制御に関わるuORFについては、Mgはリボソームの構造や機能に影響を与えることが知られているので、uORFペプチドが介するMgに応答した翻訳アレスト機構を解明するために、MgとuORFペプチドがリボソームの構造や機能にどのような影響を与えるかを生化学的解析とuORF配列の変異解析によって検討する。核小体ストレスに応答した翻訳制御に関わるuORFについては、核小体ストレスがどのように感知されてuORFがどのようにそれを仲介して翻訳を制御するのかを遺伝学的解析やシス配列の同定により明らかにする。また、サーモスペルミンに応答した翻訳制御については、遺伝学的解析や変異解析により、翻訳制御に関与する因子やシス配列の同定を行う。さらに、翻訳制御に関わるペプチドをコードするuORFの中で生理的役割がまだわかっていないものについても、生理的役割の解明を進めていく。
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[Presentation] A Critical Role of the NAC transcription Factor ANAC082 in Ribosomal Stress Signaling of Plant Cells2018
Author(s)
Iwai Ohbayashi, Shun Sasaki, Chung-Yi Lin, Naoki Shinohara, Yoko Matsumura, Yasunori Machida, Gorou Horiguchi, Hirokazu Tsukaya, Masahiko Furutani, Hitoshi Onouchi, and Munetaka Sugiyama
Organizer
第59回日本植物生理学会年会
Invited
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