Genome DNA dynamics in the transition from vegetative to reproductive growth stages

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K06225
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 渡邊 雄一郎 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (60183125)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿部 光知 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (20343238) ; 都筑 正行 高知大学, 総合科学系生命環境医学部門, 講師 (40845616)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: マイクロRNA / シロイヌナズナ / ゼニゴケ / 成長期変換 / 核内顆粒 / 発現調節ゾーン

Outline of Annual Research Achievements

我々はゼニゴケゲノム中にコードされ、かつ陸上植物間で高度に保存され発現しているマイクロRNA(miRNA)の同定、そしてそれらが持つ生物学的意義を解析している。これまでmiR529c-SPL2転写因子mRNA,そしてmiR319-RKD/MYB21転写因子mRNAが構成する発現制御モジュールが見出され、それぞれ栄養成長から生殖成長への移行、栄養成長での無性芽形成に異常をきたすことに注目した。こうしたmiRNAが機能する場面がシロイヌナズナといった被子植物と共通性を示したことから、発現制御の細胞内の場にも共通性があると考え、ゼニゴケとシロイヌナズナそれぞれの利点を活かしながら、miRNAが前駆体の転写、前駆体RNAのプロセッシングが起こる細胞内の場について解析を加えた。シロイヌナズナで過去に報告された、前駆体RNAのプロセッシングが起こる細胞内の場としてのダイシングボディ(D-body)は、Dicer-like protein 1 (DCL1)の過剰発現体においてのみ観察されていた。今回野生型DCL1をdcl1-5変異体に可能な限り本来のゲノム配列に近い状況、つまりDCL1コード領域をイントロン構造も保持したまま固有プロモーターの配下に発現させる（ゲノム配列をできるだけ保持した状況）とD-bodyのような明確な構造を認めることはできなかった。一方で核内で広く雲状に広がっている様子が蛍光タンパク質融合DCL1を発現させた個体の細胞観察と、並行して行われた抗体染色を用いたホールマウント蛍光染色法による細胞観察双方で認められた。DCL1の細胞内局在性についての過去の文献報告の結果について再検討の余地がある。ゼニゴケのDCL1タンパク質のパートナー分子HYL1遺伝子の変異体を作成したところ、無性芽形成は正常に見える一方で、 生殖器床の形成遅延あるいは低下が観察された。

Research Products

• [Int'l Joint Research] アダムミツキェヴィチ大学 ポズナン(ポーランド)
  • Country Name: POLAND
  • Counterpart Institution: アダムミツキェヴィチ大学 ポズナン
• [Journal Article] ARGONAUTE1-binding Tudor domain proteins function in small interfering RNA production for RNA-directed DNA methylation (2024)
  • Author(s): Takei, T., Tsukada, M., Tamura,K., Hara-Nishimura, I., Fukao,Y., Kurihara,Y., Matsui, M., Saze, H., Tsuzuki, M., Watanabe, Y., Hamada, T.
  • Journal Title: Plant Physiology Volume: kiae135 Pages: kiae135
  • DOI: 10.1093/plphys/kiae135
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conserved and non-conserved RNA-target modules in plants: Lessons for a better understanding Marchantia development (2023)
  • Author(s): Pietrykowska, H., Alisha, A., Aggarwal, B., Watanabe,Y., Ohtani, M., Jarmolowski,A., Sierocka, I., Szweykowska-Kulinska,Z
  • Journal Title: Plant Molecular Biology Volume: 113 Pages: 121-142
  • DOI: 10.1007/s11103-023-01392-y
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Reevaluation of Intracellular DCL1 Localization of Wild-type and Mutant Alleles in Relevance to Functional Ability and Phenotype (2023)
  • Author(s): Hashimoto,R., Tsuzuki, M., Higashiyama ,T. and Watanabe, Y.
  • Organizer: The 33rd International Conference on Arabidopsis Research
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 東京大学渡邊研究室
  • URL: https://park.itc.u-tokyo.ac.jp/RNAwatanabe/