2020 Fiscal Year Annual Research Report
植物におけるリボソームによるショ糖感知とC/N比の代謝統御機構の解明
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19K16159
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
山下 由衣 北海道大学, 農学研究院, 助教 (40803383)
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2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ショ糖 / リボソーム / 翻訳制御 / 代謝制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シロイヌナズナのS1-bZIP転写因子ファミリーは，ショ糖や光に応答してアミノ酸と糖代謝を調節する。S1-bZIP転写因子ファミリー内で保存されたS1-bZIP uORF2がS1-bZIP mRNAに共通のシス因子としてショ糖を感知してリボソームの停滞を引き起こす。本研究は，S1-bZIP uORF2による①ショ糖感知の分子機構と②その生理学的意義に迫るものである。
① S1-bZIP uORF2によるショ糖感知の分子機構
合成中の新生ペプチドがリボソーム出口トンネル内で機能して翻訳停滞を起こす例が全生物で20例ほど報告されている。S1-bZIP uORF2がコードする新生ペプチドも，ショ糖に依存して，出口トンネル内で作用して翻訳停滞を引き起こすことがこれまでに示唆されている。S1-bZIPファミリー内でuORF2の翻訳停滞能比較するため，定量的な解析系を確立した。コムギ胚芽由来の無細胞翻訳系を用いた翻訳反応のタイムコース実験で翻訳停滞産物の蓄積量を経時的に解析した。得られたデータの数理解析から，翻訳停滞の半減期を算出することに成功した。bZIP1遺伝子については，翻訳停滞能が他の4遺伝子に比べて顕著に弱く，ショ糖感知能が低下していることが示唆された。また，uORF2に導入したアミノ酸置換の影響を解析したところ，uORF2の半ばに存在する連続塩基性アミノ酸配列が翻訳停滞の強弱に大きく寄与していることが示された。
② C/N応答統御の代謝生理学的解析
異なる窒素栄養条件で生育させたシロイヌナズナにおいて，mRNA分解を指標にS1-bZIPファミリーmRNAのショ糖応答性を評価した。その結果，通常の窒素栄養条件で顕著なショ糖応答性が認められた。このことから，S1-bZIPファミリー遺伝子発現はC/N応答統御に寄与していることが強く示唆された。
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