植物オルガネラ遺伝情報を維持・制御するＰＰＲ蛋白質のＲＮＡ認識コードの網羅的解析

• 研究課題/領域番号: 22681028
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ゲノム生物学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 中村 崇裕 九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (10464398)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 25,220千円 (直接経費: 19,400千円、間接経費: 5,820千円); 2012年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円); 2011年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円); 2010年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
• キーワード: オルガネラゲノム / PPR / RNA / 葉緑体 / ミトコンドリア / PRP蛋白質 / PPR蛋白質

研究概要

本研究の遂行により、PPRモチーフのRNA結合様式をほぼ解明することができた。すなわち、PPR蛋白質を構成する連続した、複数のPPRモチーフが一対一の対応関係でRNAと結合し、かつモチーフ中の3アミノ酸（1、４、ii番）の組み合わせが暗号となって（PPRコード）、結合塩基が決定する。この知見により、植物にのみ非常に多く含まれるPPR蛋白質のミトコンドリア、葉緑体遺伝情報の管理について著しい進歩が期待出来る。また、上記のPPR蛋白質の性質は、蛋白質工学的な利用に最適であり、現在、PPR蛋白質を利用したカスタムRNA結合蛋白質の構築にも着手している。

研究成果

• [雑誌論文] The potential for manipulating RNA with pentatricopeptide repeat proteins (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Yagi., N. Nakamura., I. Small
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: (in press) 号: 5 ページ: 870-882
  • DOI: 10.1111/tpj.12377
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterogeneity of the 5'-end in plant mRNA may be involved in mitochondrial translation (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazama, T., Yagi, Y., Toriyama, K., Nakamura, T.
  • 雑誌名: Front. Plant Sci. 巻: 4 ページ: 517-517
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two DYW Subclass PPR Proteins are Involved in RNA Editing of ccmFc and atp9 Transcripts in the Moss Physcomitrella patens : First Complete Set of PPR Editing Factors in Plant Mitochondria (2013)
  • 著者名/発表者名: Ichinose, M., Sugita, C., Yagi, Y., Nakamura, T., Sugita, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 54 ページ: 1907-1916
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pentatricopeptide repeat proteins involved in plant organellar RNA editing. (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yagi., M. Tachikawa., H. Noguchi., S. Satoh., J. Obokata., T. Nakamura
  • 雑誌名: RNA biology 巻: 10 号: 9 ページ: 1419-1425
  • DOI: 10.4161/rna.24908
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elucidation of the RNA recognition code for pentatricopeptide repeat proteins involved in organelle RNA editing in plants (2013)
  • 著者名/発表者名: Yagi, Y., Hayashi, S., Kobayashi, K., Hirayama, T., Nakamura, T.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elucidation of the RNA recognition code for pentatricopeptide repeat proteins involved in organelle RNA editing in plants. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yagi Y, Hayashi S, Kobayashi K, Hirayama T, Nakamura T
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8 号: 3 ページ: e57286-e57286
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0057286
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two DYW subclass PPR proteins are involved in RNA editing of ccmFc and atp9 transcripts in the moss Physcomitrella patens : first complete set of PPR editing factors in plant mitochondria (2013)
  • 著者名/発表者名: Mizuho Ichinose, Chieko Sugita, Yusuke Yagi, Takahiro Nakamura, Mamoru Sugita
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 54 号: 11 ページ: 1907-1916
  • DOI: 10.1093/pcp/pct132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterogeneity of the 5'-end in plant mRNA may be involved in mitochondrial translation (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kazama., Y. Yagi., K. Toriyama., T. Nakamura
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 4 ページ: 1-4
  • DOI: 10.3389/fpls.2013.00517
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification and characterization of the RNA binding surface of the pentatricopeptide repeat protein (2012)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., Kawabata, M., Hisano, K., Kazama, T., Matsuoka, K., Sugita, M., Nakamura, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 40 ページ: 2712-2723
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation of Arabidopsis ahg11, a weak ABA hypersensitive mutant defective in nad4 RNA editing (2012)
  • 著者名/発表者名: Murayama, M., Hayashi, S., Nishimura, N., Ishide, M., Kobayashi, K., Yagi, Y., Asami, T., Nakamura, T., Shinozaki, K., Hirayama, T.
  • 雑誌名: J. Exp. Bot. 巻: 63 ページ: 5301-5310
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanistic Insight into Pentatricopeptide repeat proteins as sequence-specific RNA-binding proteins for organellar RNAs in plants (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., Yagi, Y., Kobayashi. K.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 53 ページ: 1171-1179
  • NAID: 10030962936
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation of Arabidopsis ahg11, a weak ABA hypersensitive mutant defective in nad4 RNA editing. (2012)
  • 著者名/発表者名: Murayama M, Hayashi S, Nishimura N, Ishide M, Kobayashi K, Yagi Y, Asami T, Nakamura T, Shinozaki K, Hirayama T
  • 雑誌名: J. Exp. Bot. 巻: 63 号: 14 ページ: 5301-5310
  • DOI: 10.1093/jxb/ers188
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanistic Insight into Pentatricopeptide repeat proteins as sequence-specific RNA-binding proteins for organellar RNAs in plants. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T, Yagi Y, Kobayashi K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 53 号: 7 ページ: 1171-1179
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs069
  • NAID: 10030962936
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification and characterization of the RNA binding surface of the pentatricopeptide repeat protein (2012)
  • 著者名/発表者名: Keiko Kobayashi, Masuyo Kawabata, Keizo Hisano, Tomohiko Kazama, Ken Matsuoka, Mamoru Sugita, Takahiro Nakamura
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: (In press) 号: 6 ページ: 2712-2723
  • DOI: 10.1093/nar/gkr1084
  • 査読あり
• [雑誌論文] A plastid protein NUS1 is essential for build-up of the genetic system for early chloroplast development under cold stress conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: Kusumi, K., Sakata, C., Nakamura, T., Kawasaki, S., Yoshimura, A., Iba, K.
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 68 ページ: 1039-1050
  • 査読あり
• [雑誌論文] A plastid protein NUS1 is essential for build-up of the genetic system for early chloroplast development under cold stress conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: Kusumi, K., Sakata, C., Nakamura, T., Kawasaki, S., Yoshimura, A., and Iba, K.
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 68 号: 6 ページ: 1039-1050
  • DOI: 10.1111/j.1365-313x.2011.04755.x
  • 査読あり
• [学会発表] PPR motif：オルガネラ研究からRNA/DNA操作ツールの開発へ (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕、八木祐介
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山
  • 招待講演
• [学会発表] DNA・RNA 編集の新しい核酸結合モジュール、PPR モチーフ (2013)
  • 著者名/発表者名: 八木祐介、佐久間哲史、山本卓、中村崇裕
  • 学会等名: 第3回植物RNA 研究ネットワーク
  • 発表場所: 札幌
  • 招待講演
• [学会発表] モノ作りを支える植物細胞内の小さな工場 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕
  • 学会等名: 農芸化学会主催サイエンスカフェ
  • 発表場所: 福岡
  • 招待講演
• [学会発表] ゲノム編集の現状、およびPPRを用いた国産技術開発の取組 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕
  • 学会等名: 植物バイオテク懇話会
  • 発表場所: 京都
  • 招待講演
• [学会発表] 植物オルガネラの遺伝子発現に働くPPR タンパク質、そのRNA 認識基盤 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕
  • 学会等名: 植物ミトコンドリア研究の新展開, 共同利用・共同研究拠点ワークショップ
  • 発表場所: 岡山大学資源植物科学研究所
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular basis for the RNA recognition of the pentatricopeptide repeat (PPR) protein (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T
  • 学会等名: The 2nd Meeting on RNA and Biofunctions-Asia Study "RNA Biofunctions and Viruses"
  • 発表場所: Fukuoka
  • 招待講演
• [学会発表] DNA・RNA編集の新しい核酸結合モジュール、PPRモチーフ (2013)
  • 著者名/発表者名: 八木祐介、佐久間哲史、山本卓、中村崇裕
  • 学会等名: 第3回植物RNA研究ネットワーク
  • 発表場所: 札幌
  • 招待講演
• [学会発表] 任意のRNA配列に結合、切断する蛋白質の設計方法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕
  • 学会等名: JST主催・九州大学新技術説明会
  • 発表場所: 東京・JST東京別館ホール(千代田区)(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-31
• [学会発表] Molecular basis for the RNA recognition of the pentatricopeptide repeat protein (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T, Yagi Y, Kobayashi K
  • 学会等名: Frontiers in Plant RNA research 2012
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] 植物ミトコンドリア遺伝子発現の分子基盤解明と育種への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕
  • 学会等名: 日本育種学会、第122回講演会、ワークショップ
  • 発表場所: 京都
  • 招待講演
• [学会発表] 植物で大きなファミリーを形成するPPRタンパク質の配列特異的なRNA認識メカニズムとその利用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕
  • 学会等名: 東京理科大学総合研究機構、RNA 科学総合研究センター公開シンポジウム「RNA 科学の現状と将来」
  • 発表場所: 千葉
  • 招待講演
• [学会発表] 任意のRNA 配列に結合、切断するタンパク質の設計方法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕
  • 学会等名: JST 主催・九州大学 新技術説明会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular basis for the RNA recognition of the pentatricopeptide repeat protein (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T, Yagi Y, Kobayashi K
  • 学会等名: Frontiers in Plant RNA research 2012
  • 発表場所: 札幌
  • 招待講演
• [学会発表] 植物で大きなファミリーを形成するPPR蛋白質の配列特異的なRNA認識メカニズムとその利用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕
  • 学会等名: 東京理科大学 総合研究機構、RNA科学総合研究センター 公開シンポジウム「RNA科学の現状と将来」
  • 発表場所: 千葉
  • 招待講演
• [学会発表] PPR蛋白質のRNA認識に機能するアミノ酸の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林啓子、久野恵三、川畑万寿代、松岡健、中村崇裕
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都・京都産業大学(京都市)
• [学会発表] Pentatricopeptide repeat (PPR)モチーフのRNA認識コード (2012)
  • 著者名/発表者名: 八木祐介、林晋平、小林啓子、平山隆志、中村崇裕
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都・京都産業大学(京都市)
• [学会発表] オルガネラ遺伝子発現のキープレイヤー、PPR蛋白質の分子機能 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕、小林啓子
  • 学会等名: 第28回日本植物細胞分子生物学会大会・シンポジウム「植物オルガネラ:構造・機能・ダイナミクスを支える分子メカニズム」
  • 発表場所: 宮城・仙台
  • 年月日: 2010-09-02
• [学会発表] 植物オルガネラ遺伝子発現を司るPPR蛋白質スーパーファミリー (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕、小林啓子
  • 学会等名: シンポジウム「RNAから植物を考える～植物RNA研究の最前線～」
  • 発表場所: 北海道・札幌
  • 年月日: 2010-08-27
• [学会発表] 植物オルガネラ遺伝子発現を司るPPRタンパク質スーパーファミリー (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕、小林啓子
  • 学会等名: シンポジウム「RNA から植物を考える～植物RNA 研究の最前線～」
  • 発表場所: 札幌
  • 招待講演
• [学会発表] オルガネラ遺伝子発現を支えるPPRタンパク質、その分子基盤 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕
  • 学会等名: 第12回オルガネラワークショップ
  • 発表場所: 熊本
  • 招待講演
• [備考] 九州大学 農学研究院 植物分子機能学
  • URL: http://www.agr.kyushu-u.ac.jp/lab/plantmb/index.html
• [産業財産権] PPR モチーフを利用したDNA 結合性蛋白質の設計方法及びその利用 (2013)
  • 発明者名: 中村崇裕、八木祐介、大川恭行、山本卓、佐久間哲史
  • 権利者名: 九州大学・広島大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-089840
  • 出願年月日: 2013-04-22
• [産業財産権] RNA 分解酵素活性を有する タンパク質及びその利用 (2013)
  • 発明者名: 杉田護、中村崇裕
  • 権利者名: 名古屋大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 取得年月日: 2013-01-08
• [産業財産権] PPRモチーフを利用したDNA結合性 タンパク質の設計方法及びその利用 (2013)
  • 発明者名: 中村崇裕、八木祐介、大川恭行、山本卓、佐久間哲史
  • 権利者名: 九州大学、広島大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-089840
  • 出願年月日: 2013-04-22
• [産業財産権] PPR モチーフを利用したRNA 結合性蛋白質の設計方法及びその利用 (2012)
  • 発明者名: 中村崇裕、八木祐介、小林啓子
  • 権利者名: 九州大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012-10-22
  • 外国
• [産業財産権] PPRモチーフを利用したRNA結合性蛋白質の設計方法及びその利用 (2012)
  • 発明者名: 中村崇裕、八木祐介、小林啓子
  • 権利者名: 九州大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012-10-22
  • 外国
• [産業財産権] PPR モチーフを利用したRNA 結合性タンパク質の設計方法及びその利用 (2011)
  • 発明者名: 中村崇裕、八木祐介、小林啓子
  • 権利者名: 九州大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2011-231346
  • 出願年月日: 2011-10-21
• [産業財産権] PPR モチーフを利用したRNA 結合性タンパク質の改変方法 (2011)
  • 発明者名: 中村崇裕、小林啓子
  • 権利者名: 九州大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2011-08-12
  • 外国
• [産業財産権] PPRモチーフを利用したRNA結合性蛋白質の設計方法及びその利用 (2011)
  • 発明者名: 中村崇裕、八木祐介、小林啓子
  • 権利者名: 九州大学
  • 産業財産権番号: 2011-231346
  • 出願年月日: 2011-10-21
• [産業財産権] PPRモチーフを利用したRNA結合蛋白質の改変方法 (2011)
  • 発明者名: 中村崇裕、小林啓子
  • 権利者名: 九州大学
  • 出願年月日: 2011-03-11
  • 外国
• [産業財産権] pentatricopeptide repeat モチーフを利用した新規RNA 結合タンパク質創成およびそのRNA 結合特性の改変技術 (2010)
  • 発明者名: 中村崇裕、小林啓子
  • 権利者名: 九州大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2010-055155
  • 出願年月日: 2010-03-11