ｕＯＲＦにコードされるペプチドによる翻訳制御の植物における多様な役割の解明

• 研究課題/領域番号: 25440122
• 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: 北海道大学
• 研究代表者: 尾之内 均 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (50322839)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: uORF / 翻訳制御 / リボソーム / 新生ペプチド / シロイヌナズナ / ポプラ

研究成果の概要

mRNAの5′非翻訳領域に上流ORF (uORF)と呼ばれる小さなORFが存在し、そこにコードされる新生ペプチド鎖（uORFペプチド）が自身を翻訳したリボソームに作用して翻訳を制御する例が知られているが、そのような翻訳制御はごく一部の遺伝子にのみ見られる例外的な遺伝子発現制御であると考えられていた。　本研究は、uORFペプチドによる翻訳制御の植物における未知の役割と機構を明らかにするために、アミノ酸配列依存的にタンパク質発現を抑制するuORFの生理的役割を解析し、発生分化や細胞増殖に関連した遺伝子発現制御に関与するuORFを見出した。さらに、新規の機構で翻訳を制御するuORFを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] 止まって働くリボソーム 新生ペプチドが司る植物の細胞内恒常性維持機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山下由衣，尾之内均，内藤哲
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 54 ページ: 191-197
  • NAID: 130005241202
• [雑誌論文] An upstream open reading frame represses expression of a tomato homologue of Arabidopsis <i>ANAC096</i>, a NAC domain transcription factor gene, in a peptide sequence-dependent manner (2015)
  • 著者名/発表者名: Noh A. L., Watanabe S., Takahashi H., Naito S., and Onouchi H.
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 32 号: 2 ページ: 157-163
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.15.0519a
  • NAID: 130005085991
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of novel Arabidopsis thaliana upstream open reading frames that control expression of the main coding sequences in a peptide sequence-dependent manner. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ebina I, Takemoto-Tsutsumi M, Watanabe S, Koyama H, Endo Y, Kimata K, Igarashi T, Murakami K, Kudo R, Ohsumi A, Noh AL, Takahashi H, Naito S, Onouchi H
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 43 号: 3 ページ: 1562-1576
  • DOI: 10.1093/nar/gkv018
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A U-system approach for predicting metabolic behaviors and responses based on an alleged metabolic reaction network. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sriyudthsak K, Sawada Y, Chiba Y, Yamashita Y, Kanaya S, Onouchi H, Fujiwara T, Naito S, Voit EO, Shiraishi F, Hirai MY
  • 雑誌名: BMC Systems Biology 巻: 8 号: S5
  • DOI: 10.1186/1752-0509-8-s5-s4
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The N-terminal cleavable pre-sequence encoded in the first exon of cystathionine γ-synthase contains two different functional domains for chloroplast targeting and regulation of gene expression. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hagiwara-Komoda Y, Sugiyama T, Yamashita Y, Onouchi H, Naito S
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 55 号: 10 ページ: 1779-1779
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu110
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Polyamine-responsive ribosomal arrest at the stop codon of an upstream open reading frame of the AdoMetDC1 gene triggers nonsense-mediated mRNA decay in Arabidopsis thaliana. (2014)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama-Kadokura N, Murakami K, Takemoto M, Koyanagi N, Murota K, Naito S, Onouchi H
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 55 号: 9 ページ: 1556-1567
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu086
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ribosomes in a Stacked Array : Elucidation of the Step in Translation Elongation at Which They Are Stalled During S-Adenosyl-L-methionine-Induced Translation Arrest of CGS1 mRNA (2014)
  • 著者名/発表者名: Yui Yamashita, Yoshitomo Kadokura, Naoyuki Sotta, Toru Fujiwara, Ichigaku Takigawa, Akiko Satake, Hitoshi Onouchi, and Satoshi Naito
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: (印刷中) 号: 18 ページ: 12693-12704
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.526616
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ribosomes in a Stacked Array: Elucidation of the Step in Translation Elongation at Which They Are Stalled During S-Adenosyl-L-methionine-Induced Translation Arrest of CGS1 mRNA. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Y, Kadokura Y, Sotta N, Fujiwara T, Takigawa I, Satake A, Onouchi H, Naito S.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] A halt in poly(A) shortening during <i>S</i>-adenosyl-L-methionine-induced translation arrest in <i>CGS1</i> mRNA of <i>Arabidopsis thaliana</i> (2013)
  • 著者名/発表者名: Yui Yamashita, Ingrid Lambein, Soko Kobayashi, Hitoshi Onouchi, Yukako Chiba and Satoshi Naito
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 88 号: 4 ページ: 241-249
  • DOI: 10.1266/ggs.88.241
  • NAID: 130003390805
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 査読あり
• [雑誌論文] SS-mPMG and SS-GA : tools for finding pathways and dynamic simulation of metabolic networks. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Katsuragi, Naoaki Ono, Keiichi Yasumoto, Masami Y. Hirai, Kansuporn Sriyudthsak, Yuji Sawada, Yui Yamashita, Yukako Chiba, Hitoshi Onouchi, Toru Fujiwara, Satoshi Naito
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 54 号: 5 ページ: 728-739
  • DOI: 10.1093/pcp/pct052
  • 査読あり
• [学会発表] 維管束形成を制御するLONESOME HIGHWAY遺伝子のuORFペプチドが介する翻訳制御機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大角有里沙
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学（岩手県・盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] リボソームアレストを引き起こす被子植物uORFの探索 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林憲哉
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学（岩手県・盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 制御ペプチドをコードする二つのuORFが関与する翻訳制御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 工藤凜
  • 学会等名: 第17回日本RNA学会年会
  • 発表場所: ホテルライフォート札幌（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-07-15
• [学会発表] リボソームアレストを引き起こす被子植物のCPuORFの探索と機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 林憲哉
  • 学会等名: 第17回日本RNA学会年会
  • 発表場所: ホテルライフォート札幌（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-07-15
• [学会発表] シロイヌナズナCGS1遺伝子の翻訳アレストにおける新生ペプチドの収縮とリボソーム出口トンネルの研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大橋悠文
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学（東京）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] シロイヌナズナにおける最小uORFを介したホウ素依存的なリボソーム停滞によるmRNA分解・翻訳効率の制御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中真幸
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学（東京）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] uORFがコードする新生ペプチドによる翻訳制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 工藤凜
  • 学会等名: 2014年度北海道植物学会大会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
  • 年月日: 2014-12-22
  • 招待講演
• [学会発表] BIOINFORMATIC IDENTIFICATION METHOD OF EVOLUTIONAL RANGES FOR POTENTIAL FUNCTIONAL MOLECULES ON GENOMES (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiro Takahashi
  • 学会等名: International Conference ‘THE PROBLEM OF THE ORIGIN OF LIFE’
  • 発表場所: Presidium of the Russian Academy of Sciences (Moscow)
  • 年月日: 2014-09-22 – 2014-09-26
• [学会発表] 5'非翻訳領域にコードされた種間保存性ペプチドの網羅的探索・進化保存性評価手法の開発と様々な種への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋広夫
  • 学会等名: 第66回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] 時系列メタボロームデータを用いた大規模代謝反応システムの解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kansuporn Sriyudthsak
  • 学会等名: 第32回日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: アイーナ（盛岡）
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-22
• [学会発表] シロイヌナズナCGS1 mRNAにおける翻訳アレストに先立って起こるリボソームの状態変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下由衣
  • 学会等名: 第16回日本RNA学会
  • 発表場所: ウィンクあいち（名古屋）
  • 年月日: 2014-07-23 – 2014-07-25
• [学会発表] 最小uORF上でのホウ素依存的なリボソーム停滞を介した遺伝子発現制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中真幸
  • 学会等名: 第16回日本RNA学会
  • 発表場所: ウィンクあいち（名古屋）
  • 年月日: 2014-07-23 – 2014-07-25
• [学会発表] 複数のuORFが関与するuORFペプチド配列依存的な翻訳制御機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 尾之内均
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学（富山市）
• [学会発表] ホウ素に応答してリボソームは最小uORF、AUGUAAで停止する。 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中真幸
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学（富山市）
• [学会発表] uORFにコードされるペプチドによる翻訳制御の植物種間における多様性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 工藤凜
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学（富山市）
• [学会発表] uORFにコードされるペプチドにより翻訳が制御される植物遺伝子の探索 (2013)
  • 著者名/発表者名: 尾之内均
  • 学会等名: 第31回日本植物細胞分子生物学会（札幌）大会・シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [学会発表] uORFにコードされるペプチドにより翻訳が制御される植物遺伝子の探索 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村上佳鈴
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [備考] 北海道大学 農学部 大学院農学院 大学院生命科学院 大学院農学研究院 分子生物学研究室 トップページ
  • URL: http://www.agr.hokudai.ac.jp/arabi/index.html