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植物の光応答時の翻訳効率および翻訳開始点の変化についての解析

研究課題

研究課題/領域番号 18K06304
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分44030:植物分子および生理科学関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

栗原 志夫  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 上級研究員 (60455342)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード光応答 / 翻訳効率 / 翻訳開始点 / シロイヌナズナ / 転写開始点 / リボソームプロファイリング / 翻訳変化 / リボソーム
研究成果の概要

植物は発芽後、光を受容することで遺伝子発現プロファイルを劇的に変化させる。青色光は発芽後の胚軸伸長を制御する重要な光である。本研究では、シロイヌナズナ幼苗を暗所から青色光へ露光させた時に起こる翻訳効率と翻訳開始点の変化をゲノムワイドに明らかにすることを目的とした。そのために、翻訳を調べる方法であるリボソームプロファイリング解析を行った。その結果、3万5千個を超える翻訳されるORFを同定し、それらのうち約18%の翻訳効率が青色光への露光によって有意に変化することがわかった。さらに、転写開始点依存的に翻訳開始点が変化すると考えられる複数の遺伝子を同定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでの学術研究においては、mRNAの蓄積の高低が遺伝子の発現量の指標として用いられることが多かった。本研究は、遺伝子発現を単にmRNAの量ではなく、翻訳に向けたmRNAの質という概念を加えて発展的に探るものである。したがって、本研究で得られる成果は、これからの遺伝子発現から生命現象を理解する研究全体に対して一石を投じるものとなるはずである。また本研究は、植物の環境応答に応じた遺伝子発現の調節機構の新たな一面を明らかにするものでもある。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Time-Course Transcriptome Study Reveals Mode of bZIP Transcription Factors on Light Exposure in Arabidopsis2020

    • 著者名/発表者名
      Kurihara Yukio、Makita Yuko、Shimohira Haruka、Matsui Minami
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 21 号: 6 ページ: 1993-1993

    • DOI

      10.3390/ijms21061993

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Translational Landscape of Protein-Coding and Non-Protein-Coding RNAs upon Light Exposure in Arabidopsis2019

    • 著者名/発表者名
      Kurihara Yukio、Makita Yuko、Shimohira Haruka、Fujita Tomoya、Iwasaki Shintaro、Matsui Minami
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 61 号: 3 ページ: 536-545

    • DOI

      10.1093/pcp/pcz219

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] RNA-Mediated Plant Behavior2019

    • 著者名/発表者名
      Ohtani Misato、Kurihara Yukio、Seki Motoaki、Crespi Martin
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 60 号: 9 ページ: 1893-1896

    • DOI

      10.1093/pcp/pcz168

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The plant translatome surveyed by ribosome profiling2019

    • 著者名/発表者名
      Fujita Tomoya, Kurihara Yukio, Iwasaki Shintaro
    • 雑誌名

      Plant And Cell Physiology

      巻: 印刷中 号: 9 ページ: 1917-1926

    • DOI

      10.1093/pcp/pcz059

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transcripts from downstream alternative transcription start sites evade uORF-mediated inhibition of gene expression in Arabidopsis2018

    • 著者名/発表者名
      Kurihara Yukio、Makita Yuko、Kawashima Mika、Fujita Tomoya、Iwasaki Shintaro、Matsui Minami
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences USA

      巻: 115 号: 30 ページ: 7831-7836

    • DOI

      10.1073/pnas.1804971115

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] シロイヌナズナの青光応答時におけるリボソームプロファイリング解析2020

    • 著者名/発表者名
      栗原志夫,蒔田由布子,下平春花,藤田智也,岩崎信太郎,松井南
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナ幼苗の青色光への応答時におけるORFの翻訳変化の解明2019

    • 著者名/発表者名
      栗原志夫、蒔田由布子、下平春花、藤田智也、岩崎信太郎、松井南
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物は光照射が起こす転写開始点の位置変化によってuORF による遺伝子発現抑制を免れる2019

    • 著者名/発表者名
      栗原 志夫、蒔田由布子、川島美香、藤田智也、岩崎信太郎、松井南
    • 学会等名
      第21回日本RNA 学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Transcription start site-dependent fine-tuning of gene expression during light exposure in Arabidopsis.2019

    • 著者名/発表者名
      Kurihara Y, Makita Y, Kawashima M, Fujita T, Iwasaki S, Matsui M
    • 学会等名
      Post-transcriptional Gene Regulation in Plants 2019 NARA
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] シロイヌナズナの光応答時におけるタンパク質をコードしないORFの翻訳変化の解明2019

    • 著者名/発表者名
      栗原志夫、蒔田由布子、下平春花、藤田智也、岩崎信太郎、松井南
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物は光受容によって起こる転写開始点の位置変化によってuORFによる遺伝子発現抑制を免れる2018

    • 著者名/発表者名
      栗原志夫、蒔田由布子、川島美香、藤田智也、岩崎信太郎、松井南
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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