2020 Fiscal Year Research-status Report

RNA高次構造ダイナミクスを介した植物環境応答システムの解明

Research Project

Project/Area Number	20K21415
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	大谷美沙都東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (60435633)
Project Period (FY)	2020-07-30 – 2023-03-31
Keywords	RNA高次構造 / 植物環境応答 / 温度依存性 / RNAサーモメーター
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、植物のロバストな細胞形質発現を可能にする環境応答システムとして「RNA高次構造ダイナミクス」に着目し、温度依存的なRNA高次構造ダイナミクス情報（RNAストラクチャローム）を新規に取得することを目的としている。さらには、温度に依存して構造を変化させ、遺伝子発現を変化させるRNA配列「RNAサーモメーター」を植物で初めて同定し、その分子機序の解明を行うことを目指している。このために、具体的には、従来の植物環境応答研究では見過ごされてきたミディアムスケールの温度変化に対する応答に着目し、最初の例として6℃の温度差が与えるRNA高次構造ダイナミクスの解明に取り組んでいる。初年度は、この目的に向けて、RNAストラクチャローム解析のためのシロイヌナズナ芽生えの培養条件検討とライブラリ作製準備を進めた。この中で、6日間16℃、22℃、28℃の温度条件で育てたシロイヌナズナ芽生え全体から全RNAを抽出、RNA-seq解析を行い、トランスクリプトームデータを取得した。トランスクリプトームデータ解析の結果、温度条件依存的に発現量が大きく変動する遺伝子群が明らかとなった。例えば高温になるにつれ、細胞壁関連遺伝子群の発現が大きく変動することが示された。また、6℃の温度条件変化は、遺伝子発現量だけではなく、pre-mRNAスプライシングパターンにも大きく影響することも見いだされた。これらは、温度依存的なRNA代謝ダイナミクスを改めて示すものであり、今後の解析の重要な基礎データとして利用していく予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason RNAストラクチャローム解析の条件検討の一部が、コロナ渦における必要試薬とシーケンス解析データの納品遅れによって、次年度に持ち越しとなったため。
Strategy for Future Research Activity	初年度成果を元に、シロイヌナズナ芽生えを4日間22℃で育てたあと、16、22、28、34℃に移して6時間生育し、抽出した全RNAを用いたRNA-seqおよびDMS-seq解析を行う。この比較解析によって、温度依存的RNA高次構造ダイナミクス情報を取得する。
Causes of Carryover	コロナ渦における必要試薬とシーケンス解析データの納品遅れによって、当初計画していた2回目の条件検討が終了せず、次年度に持ち越しとなったため次年度使用額が生じている。2回目の条件検討を速やかに終わらせ、計画通りDMS-seq解析に着する予定である。