| 研究領域 | 細胞システムの自律周期とその変調が駆動する植物の発生 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05405
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
生物系
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
大谷 美沙都 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (60435633)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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| キーワード | RNA代謝 / pre-mRNAスプライシング / RNA分解 / シュート再生 / 側根形成 / 分化全能性 / 細胞増殖 / 細胞分化 / シロイヌナズナ / 側根形態 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
植物細胞は移動能力をほとんどもたないため、植物の発生や成長においては、その場の細胞をどう増やしどう分化させるか、状況に合わせて柔軟に制御する仕組みが非常に重要である。本研究では、RNA代謝周期の実態解明こそが植物細胞の増殖・分化能制御の鍵であるとの発想のもと、「植物の細胞増殖・分化能を制御するRNA代謝周期の解明」を目指す。このために分子遺伝学的・数理解析的研究を行い、植物細胞の増殖・分化を制御する植物周期の制御要素としてのRNA代謝の貢献を分子レベルで抽出する。これによって、植物発生・成長を支配する植物周期原理の理解の促進を目論む。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、シュート再生過程をモデルとしたRNA 代謝周期とその変調の解明、およびRNA 代謝周期の変調を生み出す振動子の分子実体の解明を行った。これによって植物細胞の増殖・分化能を制御するRNA代謝周期の実像を描出し、植物発生・成長を制御する植物周期原理の理解の促進を目指した。
1) シュート再生過程をモデルとしたRNA代謝周期と変調の詳細解明: シュート再生過程におけるRNA生合成・プロセシング・分解速度の理解のため、新生RNAラベリング実験によるRNA-seq解析を行った。これによってゲノムワイドなmRNA半減期データを得ることに成功した。さらに、RNA品質管理（Non sense-mediated mRNA decay: NMD）不全変異体のロングリードおよびショートリードシーケンス解析を行い、NMD不全変異体におけるmRNA構造バリアント依存的な蓄積量異常を多く検出した。
2) RNA代謝周期の変調を生み出す振動子の分子実体の解明: 初年度に導出した「プラスチドシグナルがスプライシング周期を変調させ、側根形態形成を制御している」という仮説を検証するため、プラスチドリボソーム様タンパク質変異体、およびプラスチドシグナルの一種ヘムシグナルの変異体の解析を行った。その結果、スプライシング周期を変調させる振動子がヘムシグナルでああることが示唆された。
以上、２年間の研究結果から、植物シュート再生と関連したRNA代謝周期としてRNA分解があることを新たに見いだし、その制御対象となるmRNA分子種を同定することに成功した。また、プラスチド活性依存的な側根形成制御ではpre-mRNAスプライシングが重要であることを突き止め、スプライシング周期を変調させる振動子がヘムシグナルである可能性を見いだした。上記は植物細胞の増殖・分化能を制御するRNA代謝周期の実像に迫る重要な基礎知見であると考えている。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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