2016 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of sensing mechanisms of mineral nutrient through ribosome-RNA complex
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26450075
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田中 真幸 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任助教 (80546292)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | リボソーム / 上流ORF / ホウ素 / mRNA分解 / シロイヌナズナ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ホウ素は植物に必須な無機栄養素であるが、過剰のホウ素は植物にとって毒である。そのためホウ素濃度が低い条件では、ホウ素を効率的に吸収するための膜輸送体が必要である一方で、過剰条件では、膜輸送体によるホウ素吸収を抑制しなければならない。シロイヌナズナの効率的なホウ素吸収にはホウ酸輸送体、NIP5;1が必須であり、その発現は転写後制御を受けている。さらにその制御の上流において、リボソームが重要な役割を果たしていることが明らかとなっいる。このことは、リボソーム mRNA複合体がホウ素濃度を感知し、下流の発現を制御している可能性を示唆している。そこで、本研究では、リボソーム mRNA複合体による植物の無機栄養感知機能の解明を目的とした。
１）NIP5;1の5'-UTR上でリボソームがホウ素依存的に停滞し、下流の発現の制御に関わる分子を単離するため、分子遺伝学手法によるNIP5;1のホウ素応答変異株の単離を進めた。レポーター遺伝子GFP下流にNIP5;1を接続し、5'-UTRを含んだNIP5;1プロモーター制御下で発現させた形質転換植物は低ホウ素条件でGFP蛍光がみられるが、ホウ素十分条件では蛍光が見られない。この植物を変異誘起剤で処理を行い、ホウ素十分条件で生育させた時にGFP蛍光が観察されるものを選抜した。その結果、GFP蛍光を指標として3万株のM2種子から一次、二次選抜を経て5株の候補遺伝子を取得した。次世代DNAシークエンサーとマッピングの結果から、4株の候補遺伝子を特定した。その内3株は同じ候補遺伝子で、1株は他とは異なる候補遺伝子を得た。
２）リボソームがどのようにホウ素依存的に停滞するのかを低温電子顕微鏡を用い、その立体構造の解析を行った。その結果、ホウ素を含む抽出液で精製した場合、7.7A、ホウ素含まずに精製した場合、 6.57Aの80Sリボソームの構造を得た。
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[Journal Article] The Minimum Open Reading Frame, AUG-Stop, Induces Boron-Dependent Ribosome Stalling and mRNA Degradation.2016
Author(s)
Tanaka, M., Sotta, N., Yamazumi, Y., Yamashita, Y., Miwa, K., Murota, K., Chiba, Y., Hirai, MY., Akiyama, T., Onouchi, H., Naito, S. and Fujiwara, T
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Journal Title
The Plant Cell
Volume: 28
Pages: 2830-2849
DOI
Peer Reviewed
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