2019 Fiscal Year Research-status Report
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18K06350
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
阿保 達彦 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (90303601)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | リボソームレスキュー / 翻訳 / 葉緑体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
終止コドンがないと翻訳終結因子RF1・RF2が作用できず，正常な翻訳終結反応が行われない。そのため，終止コドンを持たないmRNAの3'末端ではリボソームが立ち往生する。立ち往生したリボソームの蓄積は翻訳活性を低下させ，生命活動に危機を招く。これに対し，生物は立ち往生したリボソームを積極的にレスキューする機構を備える。
葉緑体は独立した独自の翻訳系を備え，それは真核生物型よりむしろ原核生物型翻訳系に近いとされる。そこで，葉緑体翻訳系においてもバクテリア型リボソームレスキューが存在するのではないかという作業仮説の下，シロイヌナズナゲノムを解析したところ，大腸菌リボソームレスキュー因子ArfBのホモログを見出し，AtArfB（Arabidopsis thaliana ArfB）と名付けた。大腸菌ArfBはRF1・RF2のホモログであり，立ち往生したリボソームにRFとして作用し，レスキューする因子である。AtArfBは大腸菌ArfBのボソームレスキュー機能の発揮に必須とされる構造的特徴を備え，ArfB同様にそれらの特徴に依存してリボソームレスキュー活性を示すことが大腸菌を用いたin vivo，in vitroアッセイで示された。また，AtArfBは葉緑体移行シグナルとして機能する配列をN末端に持ち，実際に葉緑体に局在することが示された。これらの結果からAtArfBは葉緑体翻訳系で機能するリボソームレスキュー因子であると結論した。ここまでの研究成果はGenes & Genetic Systems誌に投稿し，受理されている。
今後はAtArfB欠損植物体が示す表現型を詳細に調べる，シロイヌナズナ以外にもゼニゴケから見出したArfBホモログ（MpARFB）に対しても同様の解析をするなどして，葉緑体におけるリボソームレスキューの全体像に迫ることを目標とする。
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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
AtArfBがArfB同様に原核生物型翻訳系でリボソームレスキュー活性を示すこと，葉緑体に局在することはAtArfBは葉緑体翻訳系で機能するリボソームレスキュー因子であることを強く示唆する。このことから，AtArfBの欠損は健全な葉緑体の維持に必須であると予想された。しかし，AtArfB欠損植物体を様々な条件で解析しても，これまで明確な表現型が見られていない。その原因として，1）シロイヌナズナ葉緑体ではリボソームレスキューは必須ではない，2）シロイヌナズナ葉緑体には複数のリボソームレスキュー因子が存在する，3）アッセイ系に不備があり表原型を見出すに至っていない，の3つが考えられ，現在はその中でも特に2），および3）の可能性を追求している。
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| Strategy for Future Research Activity |
シロイヌナズナ葉緑体に複数のリボソームレスキュー因子が存在するという可能性を検証するために，シロイヌナズナゲノムからあらためてArfBホモログまたはRFホモログをスクリーンし，AtArfBとの二重変異を作成し，その表現型を解析する。また，AtArfBの配列をもとにスクリーニングすることで，ArfBやRFの配列に基づいたスクリーニングでは見出せなかった因子を見いだせる可能性もある。
また，AtArfB欠損植物体を様々なストレス条件下に置いてその表現型を詳しく調べる。さらに，上記で得られた新たな候補因子との多重変異も順次作成し，その表現型を詳しく調べることで，葉緑体におけるリボソームレスキューの重要性について明確に示す。
それに加え，ゼニゴケで見出したMpArfBに関しても同様の解析を進める。
さらに，AtArfBの構造解析や，AtArfB，MpArfBとリボソームとの相互作用の解析といった生化学的解析を進め，葉緑体におけるリボソームレスキューの全体像の理解を目指す。
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| Causes of Carryover |
本研究で作出した（作出する）菌株，プラスミドなどの保存のために冷凍庫を購入予定だったが，設置スペースの関係で計画通りに購入できなかった。最終年度に購入する予定である。
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