植物の不均一環境変動へのレジリエンスを支える転写開始点制御機構

• 研究領域: 不均一環境変動に対する植物のレジリエンスを支える多層的情報統御の分子機構
• 研究課題/領域番号: 20H05906
• 研究種目: 学術変革領域研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 学術変革領域研究区分(Ⅲ)
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 松下 智直 京都大学, 理学研究科, 教授 (20464399)
• 研究分担者: 多田 安臣 名古屋大学, 遺伝子実験施設, 教授 (40552740) ; 関根 俊一 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (50321774) ; 花田 耕介 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (50462718) ; 鈴木 孝征 中部大学, 応用生物学部, 教授 (50535797) ; 関 真秀 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特任准教授 (90749326)
• 研究期間 (年度): 2020-11-19 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2024年度)
• 配分額: 144,950千円 (直接経費: 111,500千円、間接経費: 33,450千円); 2024年度: 33,150千円 (直接経費: 25,500千円、間接経費: 7,650千円); 2023年度: 33,150千円 (直接経費: 25,500千円、間接経費: 7,650千円); 2022年度: 33,150千円 (直接経費: 25,500千円、間接経費: 7,650千円); 2021年度: 31,460千円 (直接経費: 24,200千円、間接経費: 7,260千円); 2020年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
• キーワード: 転写開始点制御 / 植物 / 環境応答 / 不均一光環境

研究開始時の研究の概要

植物を取り巻く光環境は時空間的に不均一であり、その最たる例が木もれ日である。固着生活を営む植物が、木もれ日のような不均一でダイナミックレンジの大きな光環境変動を受け止め、それに適応するためには、転写開始点変化を介したプロテオーム多様化による環境適応能力の拡大が必要であることを、研究代表者は近年明らかにした（Cell 2017）。そこで本研究では、不均一な光環境変動に対する植物の適応機構をさらに理解するために、それを支える植物独自のプロテオーム多様化機構として、光環境刺激依存的な転写開始点制御に着目し、その分子機構解明を目指す。

研究成果の概要

植物を取り巻く光環境は時空間的に不均一であり、その最たる例が木もれ日である。固着生活を営む植物が、木もれ日のような不均一でダイナミックレンジの大きな光環境変動を受け止め、それに適応するためには、転写開始点変化を介したプロテオーム多様化による環境適応能力の拡大が必要であることを、研究代表者は近年明らかにした（Cell 2017）。本研究では、不均一な光環境変動に対する植物の適応機構を支える植物独自のプロテオーム多様化機構として、光環境刺激依存的な転写開始点制御に着目し、その分子機構の概要を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

同規模の転写開始点変化は、光環境刺激に限らず、その他の多様な環境刺激やシグナルに応じて、真核生物において共通の分子機構で起こるものである可能性が高いと考えられるため、本研究によって明らかとなったその分子機構は、1つの遺伝子から機能の異なる複数のタンパク質を生み出す普遍的な仕組みを世界に先駆けて明らかにすることとなり、生物学上の大きな進歩となることは間違いない。また、本基礎研究の成果は、「遺伝子発現制御」という一般的な概念に新たな次元をもたらすことで、将来的には教科書に記載されるなどして、科学的啓発という観点から社会・国民に広く還元されるものと考えられる。