2018 Fiscal Year Annual Research Report
植物のCPD光回復酵素オルガネラ局在性の違いが導く、オルガネラ障害とUVB抵抗性
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17H01872
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
日出間 純 東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (20250855)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 修正 東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (70370921)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | UVB防御機構 / 植物 / DNA損傷 / 光回復酵素 / オートファジー / 葉緑体定位運動 / オルガネラ障害 / ミトコンドリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は以下の3課題に関して解析を進め、以下に記す成果を得ることができた。
【課題1】イネPHRの葉緑体移行シグナル配列の同定と移行メカニズムに関する解析：昨年度までにイネPHRの葉緑体移行シグナル配列領域を同定した。本年度は、さらに領域内の移行に重要なアミノ酸（OsPHRの9、10番目のプロリン）を決定した。そしてこの配列を含む前後5アミノ酸にタンパク質Xが結合することでPHRの葉緑体移行が制御されている可能性を見出した（論文投稿準備中）。
【課題2】PHRのオルガネラ局在の有無がUVBによるオルガネラ障害、UVB抵抗性に及ぼす影響：昨年度は、PHRが核・および葉緑体に移行できない組換え体の作製に成功していたが、ミトコンドリアへの移行を阻害した組換え体の作製には至っていなかった。本年度は、ミトコンドリア移行に関わる配列領域の2アミノ酸に変異を導入することで、CPD光回復酵素の活性に影響を及ぼすことなく、ミトコンドリアへ移行出来ない組換え体の作製に成功した。現在、これらの植物を材料に解析を進めている。またアフリカイネは、アジアのイネと比較して著しく高いUVB感受性を示すことを見出し、その要因がPHRの変異に由来していることを見出した。このアミノ酸変異はPHRの比活性に直接影響を及ぼすものの、オルガネラへの移行性には影響を及ぼさないことを見出した（Gideon et al. 2020, Sci. Rep.）
【課題3】オルガネラDNA損傷の蓄積が、オートファジーによる障害オルガネラの除去、細胞死誘導に及ぼす影響解析：UVB感受性とオートファジーとの関係を解析した結果、UVBにより障害を受けたミトコンドリアのオートファジーによる除去が、UVB感受性に深く関与していることを見出した（Gonul et al.として投稿revise中）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
課題1に関してはおおむね当初計画した解析を終了した。その結果、オルガネラへの輸送を制御しているタンパク質Xの存在の可能性を見出した。本成果は、今後の新たな研究の発展につながる成果であった。また、課題2,3に関しても、予定通り進行しており、研究成果を学術論文に1報受理、1報は査読を受け再投稿中である。よって、当初の予定通り順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究はおおむね順調に進んでおり、今年度は次年度以降につながる新たな研究課題を見出すこともできた。また予定していた実験材料も全て作製に成功したため、次年度は、計画通り、解析を遂行する予定である。特に、本課題で新たに見出した、DNA損傷と修復、葉緑体定位運動によるオルガネラの細胞内配置、そしてオートファジー機構に着目し、研究を推進する。
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