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Molecular mechanism on PRR (Pseudo Response Regulators)-mediated epigenetic regulation underlying robust circadian clock oscillation in higher plants

Research Project

Project/Area Number 18H02137
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

山篠 貴史  名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (00314005)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywordsシロイヌナズナ / 概日リズム / クロマチン / 遺伝子発現調節 / 概日時計 / 擬似レスポンスレギュレーター / 植物時計 / 光情報伝達 / レスポンスレギュレーター / エピゲノム修飾 / ヒストン修飾 / クロマチン構造制御
Outline of Annual Research Achievements

微生物、植物の環境応答を支えるHis-Aspリン酸リレー情報伝達系を構成するレスポンスレギュレーター(RR)は、N末端に存在するレシーバー ドメイン(RD)がリン酸化修飾を受けることでC末端に存在するエフェクタードメイン(ED)の活性が調節される制御因子として機能している。植物時計因子の一つである疑似レスポンスレギュレーター(PRR)もまた、N末端にレシーバー様のドメインを保持する転写制御因子であり、PRR9, PRR7, PRR5はともにCCA1およびLHYと名付けられた明け方に誘導される時計遺伝子の転写を抑制する働きを持つことが知られている。PRRファミリーに保存されているレシーバー様ドメイン(RLD)はリン酸転移を受けるAsp残基がGlu残基に置換されているためリン酸化修飾を受けるこ とができず、本来のRDとしての機能を失っていると考えられる。前年度までの研究により、PRR7のRLDはターゲットプロモーター上流へのDNA結合能には影響を与えないが、ターゲットプロモーター近傍のヒストン脱アセチル化に関与していることが分かった。さらに、RLDはPRR7におけ る唯一の二量体形成ドメインとして機能していることが明らかになった。そこで、RDとRLDとの構造比較からRLDに特徴的なアミノ酸に部位特異的変異を同定し、改変型PRR7の機能をprr9 prr7 prr5変異体植物に導入することにより、RLDの構造と機能に関する知見を得た。その結果、二量体形成活性を失ったRLDはprr変異を相補することができないこと、RLDに導入したアミノ酸置換変異は概日リズムの振動特性に多様な影響を与えることが明らかになった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

RLDの役割に関してその構造と機能との関係を解析することにより、RLDが時計因子PRRの構成ドメインの一つとして転写抑制活性の強度を調節していることあが明確になってきた。また、RLDがPRRの半減期に影響を与えることがわかってきた。本研究をPRR分子が振動体として一定期間機能する仕組みの理解へと発展させることができるのではないかと考えている。

Strategy for Future Research Activity

本研究の過程で、RLDはPRR7のヒストン脱アセチル化活性に必要であるとともに、タンパク質の半減期の調節においても重要な役割を担っていることが推定された。PRR7の分解にはポリubiquitin化を介した26Sプロテアソーム系が関与していることがMG132阻害剤を用いた解析から示唆されたので、RLD 内に存在するリジン残基を他のアミノ酸残基に置換することにより、ユビキチン化の標的部位を同定するとともに、半減期の異なるPRR7が概日時計の性質に如何なる影響を与えるかを解析する。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(21 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (14 results)

  • [Int'l Joint Research] CSIRO/Aalborg University/Karlsruhe Institute of Technology(オーストラリア)

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    • Author(s)
      Nomoto Yuji、Takatsuka Hirotomo、Yamada Kesuke、Suzuki Toshiya、Suzuki Takamasa、Huang Ying、Latrasse David、An Jing、Gombos Magdolna、Breuer Christian、Ishida Takashi、Maeo Kenichiro、Imamura Miyu、Yamashino Takafumi、Sugimoto Keiko、Magyar Zolt?n、B?gre L?szl?、Raynaud C?cile、Benhamed Moussa、Ito Masaki
    • Journal Title

      Nat. Commun.

      Volume: 13 Pages: 1660-1660

    • DOI

      10.1038/s41467-022-29316-2

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    • Author(s)
      Anami S, Yamashino T, Suzuki R, Nakai K, Sato K, Wu B, Ryo M, Sugita M, Aoki S.
    • Journal Title

      Genes Cells

      Volume: 26 Pages: 698-713

    • DOI

      10.1111/gtc.12878

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    • Author(s)
      Yamaura S, Yamauchi Y, Makihara M, Yamashino T, Ishikawa A.
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 84 Pages: 76-84

    • DOI

      10.1080/09168451.2019.1660612

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    • Author(s)
      Sorensen JL, Benfield AH, Wollenberg RD, Westphal K, Wimmer R, Nielsen MR, Nielsen KF, Carere J, Covarelli L, Beccari G, Powell J, Yamashino T, Kogler H, Sondergaard TE, Gardiner DM.
    • Journal Title

      Mol Plant Pathol.

      Volume: 19 Pages: 1140-1154

    • DOI

      10.1111/mpp.12593

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      2018 Annual Research Report
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    • Author(s)
      Ryo, M., Yamashino, T., Nomoto, Y., Goto, Y., Ichinose, M., Sato, K., Sugita, M. and Aoki, S.
    • Journal Title

      J Exp Bot.

      Volume: 69 Pages: 4839-4851

    • DOI

      10.1093/jxb/ery257

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    • Author(s)
      Masashi Ryo, Takafumi Yamashino,Hisanori Yamakawa, Yuichi Fujita and Setsuyuki Aoki.
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Commun.

      Volume: 503 Pages: 2861-2865

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.08.056

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    • Organizer
      第62回日本植物生理学会年会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物時計の中心振動体PRR familyのレーシーバー様ドメインの構造と機能2021

    • Author(s)
      小林将英,高田祐輔,寺前智瑛,山篠貴史
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      第62回日本植物生理学会年会
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      權部晃一,今村美友,宮島俊介,中 島敬二,山篠貴史
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      第62回日本植物生理学会年会
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  • [Presentation] 植物時計を構成する中心 振動体 PRR family のレシー バー様ドメインの機能解明2019

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      高田祐輔,小林将英,古川 博規,山篠貴史
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      第60回日本植物生理学会年会
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      中井皐太, 佐藤健介, 龍昌志, 山篠貴史, 野本友司, 後藤雄規, 一瀬瑞穂, 杉田護, 青木摂之
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      小林将英、高田祐輔、山篠貴史
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      佐藤健介, 山篠貴史, 龍昌志, 山川壽伯, 藤田祐一, 青木摂之
    • Organizer
      日本農芸化学会中部支部第183回例会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物時計の中心振動体 PRR に保存されたレシーバー様ドメインの機能解析農芸化学会中部支部第183回例会2018

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      高田祐輔,古川博規,今村美友, 嶺野雄登, 野本友司, 山篠貴史
    • Organizer
      日本農芸化学会中部支部第183回例会
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      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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