Analysis of ribosome stress response in plants: mechanisms of stress sensing and signalling system

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06714
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
• Research Institution: Rikkyo University
• Principal Investigator: Horiguchi Gorou 立教大学, 理学部, 教授 (70342847)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古賀 皓之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (30783865) ; 前川 修吾 立教大学, 理学部, 助教 (80711209)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: シロイヌナズナ / リボソーム / リボソームストレス応答 / NAC型転写因子 / E3 ubiquitin ligase

Outline of Final Research Achievements

The ribosome is the most complex ribonucleoprotein particle in cells. Due to its complexity, its biogenesis is error-prone and may lead to cytotoxicity. To appropriately handle this potential risk, ribosome stress response plays an important role in animal cells yet a corresponding mechanism in plants has just been emerging. In this study, we investigated ribosome stress response in Arabidopsis thaliana and found that the RING finger protein SZK2 promotes ribosome stress response. We found that SZK2 is a functional E3 ubiquitin ligase and ubiquitinates and destabilizes RPL12. Furthermore we identified SZK2 interactors that act as negative regulators of ribosome stress response. In addition, a C-terminally truncated RPL4D strongly localizes in the nucleolus and can induce ribosome stress response.

Free Research Field

植物発生学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

動物のストレス応答のマスター因子であるp53のホモログは植物には存在しない。そのため、植物のリボソームストレス応答の実体はほとんど不明であった。本研究ではRING finger タンパク質であるSZK2がRPL12を基質とするE3 ubiquitin ligaseであり、リボソームストレス応答の正の制御因子として働くことを示した。また、これらの周囲で働くと考えられる多数の因子の同定にも成功した。これらの成果は、植物独自のリボソームストレス応答機構の存在を証明するとともに、植物のストレス応答研究に新たな展開をもたらすものと期待される。