| 研究課題/領域番号 |
22K06281
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分44030:植物分子および生理科学関連
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
高橋 卓 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (20271710)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | シロイヌナズナ / ポリアミン / サーモスペルミン / 維菅束分化 / 突然変異 / 維管束分化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，シロイヌナズナのサーモスペルミン非感受性変異の単離から見つかったRNA修飾酵素について，変異体のトランスクリプトームや酵素機能の解析を行い，mRNA翻訳におけるサーモスペルミンの作用機構の解明を目指すとともに，サーモスペルミンの作用標的であるSAC51ファミリーの遺伝子欠損変異，機能獲得変異を用いた解析から，サーモスペルミンがmRNA翻訳の促進を介して木部分化を抑える仕組みの分子基盤を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
シロイヌナズナのサーモスペルミン合成酵素遺伝子の欠損変異株acl5は，木部道管が過剰に分化し，矮性を示す一方，サーモスペルミンを加えて育てた野生株では，根の木部分化が顕著に抑制される。以前の研究で，サーモスペルミンは保存uORFを持つSAC51ファミリーのmRNA翻訳を促進することを発見した。メンバーのSAC51, SACL3の二重遺伝子欠損変異は高濃度のサーモスペルミンに非感受性を示す。本研究では，サーモスペルミン応答機構を明らかにする目的で，同様のサーモスペルミン非感受性を示すシロイヌナズナの変異株（insensitive to thermospemine略してitsと名付けた）を単離し，その解析を進めている。ITS1のRNAメチル化酵素，ITS11のrRNAシュードウリジン化酵素に加えて，初年度に，its7変異の原因として，核局在のRNA結合タンパクをコードする遺伝子PHIP1に塩基置換が見つけ，PHIP1のゲノム編集株でもサーモスペルミン非感受性を示すことを確かめた。これらの変異はサーモスペルミンの制御標的であるSAC51ファミリーのmRNA翻訳に影響を及ぼすと予想されたことから，SAC51, SACL3について，保存されたuORFを含む5’領域とGUSレポーターの融合遺伝子を用いてGUS活性を調べた結果，低下の影響が確認された。
一方，サーモスペルミン合成酵素遺伝子ACL5やSACL3の発現を直接，正に制御する転写因子LHWの欠損変異lhwがサーモスペルミンに超感受性を示すことを見つけ，さらにlhw sac51 sacl3三重変異は非感受性を示し，SAC51と相互作用する別の因子の関与が示唆された。加えて，新たな非感受性変異株の単離に成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでに単離したサーモスペルミン非感受性変異株の原因遺伝子が特定され，論文投稿をまとめる段階に至っている。さらに，新たな非感受性変異株を４系統見つけ，その染色体マッピングと原因遺伝子の同定から，サーモスペルミンによる特定mRNAの翻訳促進機構の詳細に迫れると期待される。lhw変異株が超感受性を示すことを見出し，それら応答変異の多重変異株の作出も進んでおり，維菅束木部分化におけるサーモスペルミンの応答機構および機能について，解析が進展すると判断している。
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| 今後の研究の推進方策 |
新たな非感受性変異株４系統について，その染色体マッピングと原因遺伝子の同定をすすめる。
lhw変異株のサーモスペルミン超感受性については，LHWファミリーの他のメンバーが応答に関わると予想されることから，LHWファミリーとSAC51ファミリーの相互作用について，酵母２ハイブリド法を用いた解析を進める。また，解析の進んでいないSACL1, SACL2のuORF欠損変異について，ゲノム編集株を作成中であり，その解析も進めて，サーモスペルミン応答におけるSAC51ファミリーの関与について，包括的に確かめる予定である。
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