2021 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タンパハク質 / 転写後制御 / 光化学系Ⅰ複合体 / PsaC / mRNAの安定性 |
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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、転写のみならず転写後に強い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Pentatrico Peptide 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の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を解明する。本年度は、13個のPモチーフをもつPpPPR_32 (Pp3c8_15500, Pp1s114_17)の機能解析を行った。PpPPR_32のN末79アミノ酸配列と緑色蛍光タンパク質GFPの融合タンパク質をヒメツリガネゴケ原糸体細胞で一過的に発現させたところ、GFP蛍光が葉緑体のみで観察された。この結果はPpPPR_32が葉緑体に局在することを示している。PpPPR_32遺伝子破壊（KO）株は原糸体コロニーの成長が顕著に遅く、光合成機能の低下が観察された。ウェスタン解析とBlue-Nativeタンパク質電気泳動法により、光化学系Ⅰ（PSI）複合体の蓄積レベルの顕著な減少が観察された。この原因を探るため、葉緑体のトランスクリプトーム解析を行った。その結果、鉄硫黄タンパク質をコードするpsaC mRNAが顕著に減少しているのが観察された。psaC以外のPSI遺伝子の発現レベルに野生株とKO株で大きな違いは観察されなかった。12種のタンパク質と6種類のtRNAのスプライシングはKO株でも正常に行われていた。これらの結果は、PpPPR_32がpsaC mRNAの蓄積レベルを制御する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
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画していた「光合成機能が異常となるミトコンドリア局在PPRタンパク質をコードする遺伝子破壊株の詳細な分子機能の解析」については大きな進展はなかったが、光合成機能が異常となるPpPPR_32欠損株の分子機能の解析は順調に進みその成果を論文発表することができた。そのため進捗状況としては(2)の「おおむね順調に進展している」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
PpPPR_54とPpPPR_81の細胞内局在を再検討した結果、PpPPR_54はミトコンドリアと葉緑体に、PpPPR_81は葉緑体局在であることが新たに判明した。PpPPR_54遺伝子破壊株はNPQ（光合成に依存しないクロロフィル蛍光消光）の値が顕著に減少していた。その原因を探るためNPQに関連する遺伝子の発現レベルを詳細に解析する。また新たに取得したPpPPR_37およびPpPPR_11それぞれの遺伝子破壊株の解析を行う。どちらのPPRタンパク質もミトコンドリア局在であることから、ミトコンドリアのトランスクリプトーム解析を行い、PPRタンパク質の標的RNA分子を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により関連学会がオンライン開催となったため使用予定していた旅費および研究補助を必要する実験がなかったため人件費・謝金が未使用となった。また、今年度受理された投稿論文についてはオープンアクセスを選択しなかったので、その分経費に余剰が生じた。これらの未使用額と合わせて次年度は、物品費、旅費、英語論文の校閲料・掲載料に充てる。
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