2020 Fiscal Year Research-status Report
ミトコンドリアPPRタンパク質が関与する光合成機能制御の分子機構の解明
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20K05957
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
杉田 護 名古屋大学, 情報学研究科, 招へい教員 (70154474)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 摂之 名古屋大学, 情報学研究科, 准教授 (30283469)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ミトコンドリア / 葉緑体 / 光合成 / PPRタンパク質 / 転写後制御 / グループⅡイントロン / スプライシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物のミトコンドリアと葉緑体の遺伝子発現は、主に転写後に制御を受けているが、その詳細な分子機構については未だ不明な点が多い。本研究では、転写後制御の鍵因子である核コードのPentatricoPeptide Repeat (PPR)タンパク質の分子機能を明らかにするとともに、ミトコンドリア局在PPRタンパク質を介した葉緑体の光合成機能調節の仕組みの解明を目指す。本年度は２種類のミトコンドリアPPRタンパク質（PpPPR_9とPpPPR_31）の分子機能を明らかにした。
PpPPR_9（Pp3c24_14870）は10個のPLSモチーフを、PpPPR_31（Pp3c6_23550）は13個のPLSモチーフをもち、どちらもミトコンドリアに局在することを明らかにした。PpPPR_9欠損株ではシトクロムc酸化酵素サブユニット1をコードするミトコンドリアcox1 pre-mRNAの第３イントロンのスプライシング効率が顕著に低下していた。一方、PpPPR_31欠損株ではNADH脱水素酵素複合体のサブユニット5をコードするミトコンドリアnad5 pre-mRNAの第３イントロンおよびATP合成酵素のサブユニット9をコードするatp9 pre-mRNAの第1イントロンのスプライシング効率が顕著に低下していた。どちらのPPRタンパク質ともそれぞれの標的イントロンに結合することをRNA electrophoresis mobility shift assayで明らかにした。これらの結果は、PpPPR_9とPpPPR_31が特定のミトコンドリアmRNAのグループⅡイントロンに特異的に作用するスプライシング因子として機能していることを示している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2020年計画2の対照実験である「光合成機能に影響を及ぼさないミトコンドリアPPRタンパク質の分子機能の解析」は順調に進みその一部を論文発表することができた。これに対して、2020年度計画1の「光合成機能が異常となるミトコンドリアPPRタンパク質PpPPR_54とPpPPR_81それぞれの遺伝子破壊株の詳細な分子機能の解析」については進展がなかった。新型コロナ禍による実験実施時間等の制約があったとはいえ、進捗状況としては(3)の「やや遅れている」を選んだ。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度達成できなかった計画1の解析を2021年度に進めるが、遺伝子破壊株の表現型を相補する相補株の取得を最優先に行う。ミトコンドリアPPR欠損株のミトコンドリア遺伝子の発現プロファイルをRT-qPCR法で解析し、標的RNA分子の候補を絞り込む。最終的にノーザン解析法により標的RNA分子を確定する。標的RNA分子の結合領域の予測はPPRタンパク質のPPR コードに従うが、真の結合領域の同定はRNA electrophoresis mobility shift assay法により行う。ミトコンドリアPPR遺伝子欠損株では核ゲノムコードの光合成関連遺伝子の発現に顕著な影響が生じることが予想されるので、ゲノムワイドな光合成関連遺伝子の発現プロファイルの解析を行い、ミトコンドリアが関与する光合成機能制御のキーとなる新規の役者(遺伝子)を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
新型コロナ禍のため実験実施が制約されたため、物品費の一部と旅費・人件費の全額が未使用となった。これらの未使用額と合わせて次年度物品費、旅費、英語論文校閲・掲載料に充てる。
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