植物の環境ストレス種特異的な翻訳制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15K07107
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 加藤 晃 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 准教授 (80283935)
• 研究協力者: 山崎 将太朗
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 翻訳制御 / 環境ストレス / 植物培養細胞 / ゲノムワイド解析 / 5’UTR

研究成果の概要

植物は環境ストレス（熱、塩等）に曝されると細胞内の翻訳状態が劇的に変化する。熱と塩ストレスによる翻訳状態変化をゲノムスケールで比較すると非常に類似しているが、熱では維持されるが塩では抑制されるなどストレス間で翻訳状態変化が異なるmRNAも存在する。
本研究により、特異的な挙動を示すmRNAの5’UTRをレポーター遺伝子に連結した一過性発現実験および形質転換体を用いた解析から、5’UTR内のCU反復領域等が、熱抑制/塩維持というストレス種特異的な翻訳状態変化に寄与する制御配列である可能性と熱ストレスに応答した転写開始点の変化が、mRNAの熱ストレス下での翻訳活性を変化させることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Arabidopsis thaliana cold-regulated 47 gene 5-untranslated region enables stable high-level expression of transgenes. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamasaki, S., Sanada, Y., Imase, R., Matsuura, H., Ueno, D., Demura, T. and Kato, K.
  • 雑誌名: J. Biosci. Bioeng. 巻: 125 号: 1 ページ: 124-130
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2017.08.007
  • NAID: 40021443145
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物でのタンパク質の高効率翻訳を可能にする数理モデル (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤晃、山﨑将太朗
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: 75 ページ: 240-241
• [雑誌論文] Compatibility of translational enhancers with various plant species (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Matsui, Kazutoshi Sawada, Eiji Takita, Ko Kato
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 32 号: 4 ページ: 309-316
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.15.1103a
  • NAID: 130005115906
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり
• [学会発表] Transgene expression system optimizing translation process. (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤晃
  • 学会等名: PepTalk 2017
  • 発表場所: Hilton San Diego Bayfront アメリカ、サンヂエゴ市
  • 年月日: 2017-01-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Transgene expression system in plants optimized translation process. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ko Kato
  • 学会等名: The 2nd Japan-Korea-China Trilateral Joint Symposium on Plant Biotechnology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mathematical approach to improvement of transgene expression focus on efficiency of mRNA translation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shotaro Yamasaki, Taku Demura, Ko Kato
  • 学会等名: The 1st Asian Conference for Plant Made Pharmaceuticals
  • 国際学会
• [学会発表] 植物での有用タンパク質生産 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤晃
  • 学会等名: 第5回奈良まほろば産学官連携懇話会
• [学会発表] 導入した目的遺伝子の配列に特化した翻訳エンハンサーの選抜システム (2017)
  • 著者名/発表者名: 山崎将太朗、上野大心、出村拓、加藤晃
  • 学会等名: 第35回日本植物細胞分子生物学会
• [学会発表] 植物での転写開始点の網羅的な同定と遺伝子発現制御における転写開始点の重要性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山崎将太朗、上野大心、松浦秀幸、出村拓、加藤晃
  • 学会等名: NGS現場の会、第5回研究会
• [学会発表] 高翻訳に資する5’UTRを用いた導入遺伝子高発現系 (2016)
  • 著者名/発表者名: 今瀬諒司、山崎将太朗、出村拓、加藤晃
  • 学会等名: 第34回日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 信州大学 長野県上田市
  • 年月日: 2016-09-01
• [学会発表] 翻訳効率を5’UTR配列から予測できる数式モデルの構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山崎将太朗、今瀬諒司、出村拓、加藤晃
  • 学会等名: 第34回日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 信州大学 長野県上田市
  • 年月日: 2016-09-01
• [学会発表] 植物での有用遺伝子高発現系とその活用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤晃
  • 学会等名: 2016年度日本生物工学会北日本支部弘前シンポジウム
  • 発表場所: 弘前大学 青森県弘前市
  • 年月日: 2016-07-23
  • 招待講演
• [学会発表] mRNAからの翻訳効率を改良した導入遺伝子高発現系 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山崎将太朗、出村拓、加藤晃
  • 学会等名: 第67回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 鹿児島県鹿児島市
  • 年月日: 2015-10-26