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2020 年度 実績報告書

葉緑体の転写後制御を司るRNA結合性PPRタンパク質の機能解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K08195
研究機関名古屋大学

研究代表者

杉田 護  名古屋大学, 情報学研究科, 招へい教員 (70154474)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワードRNA結合タンパク質 / PPRタンパク質 / 葉緑体 / 遺伝子発現制御 / 転写後制御 / RNA安定性
研究実績の概要

葉緑体遺伝子の発現制御におけるペンタトリコペプチドリピート(PPR)タンパク質ファミリーの分子機能を解明することを目的として、PPR遺伝子の機能解析および標的RNA分子の同定を行った。本年度は、Small MutS-Related (SMR)ドメインをもつシロイヌナズナのpTAC2 (At1g74850)のホモログと推定されるヒメツリガネゴケのPpPPR_64の機能を明らかにした。またPpPPR_32の機能解析についても大きな進展があった。
(1) PpPPR_64 遺伝子破壊(KO)株はコケ原糸体の生長が遅く、光合成能が低く、光化学系I (PSI)複合体のレベルも大きく減少していた。葉緑体遺伝子の発現レベルを調べたところ、psaA-psaB-rps14 遺伝子の発現レベルと23S-4.5S rRNA 前駆体のプロセシングが顕著に減少していた。PpPPR_64 はシロイヌナズナのpTAC2と異なり、コケ植物固有の機能進化を遂げたと考えられる。
(2) PpPPR_32 はコケ植物のみに存在する「コケ植物固有」のPPR タンパク質である。PpPPR_32 遺伝子KO 株では、PSI複合体の蓄積レベルが顕著に減少し、PSI サブユニットをコードする葉緑体遺伝子のうち、psaC遺伝子の発現レベルが顕著に減少していた。このことから、PpPPR_32 はpsaC遺伝子の転写もしくはmRNAの安定性に関与していると考えられる。
本研究期間全体を通じて上記(1)と(2)の他に、PpPPR_21が葉緑体psbI-ycf12 mRNAの蓄積に必須であること、およびPpPPR_66とシロイヌナズナのAt2g35130(AtPPR66Lと命名)が葉緑体NDH複合体のサブユニットAをコードするndhA pre-mRNAのスプライシングに働くことを明らかにした。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (2件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Moss PPR-SMR protein PpPPR_64 influences the expression of a psaA-psaB-rps14 gene cluster and processing of the 23S-4.5S rRNA precursor in chloroplasts.2021

    • 著者名/発表者名
      Ayumu Takahashi, Chieko Sugita, Mizuho Ichinose, Mamoru Sugita
    • 雑誌名

      Plant Molecular Biology

      巻: in press ページ: in press

    • DOI

      10.1007/s11103-020-01090-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 光合成研究におけるPPR研究の幕開けと今日の隆盛:日本からの発信2020

    • 著者名/発表者名
      杉田 護
    • 雑誌名

      光合成研究

      巻: 30 ページ: 166-175

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two novel PLS-class pentatricopeptide repeat proteins are involved in the group II intron splicing of mitochondrial transcripts in the moss Physcomitrella patens.2020

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Ichinose, Airi Ishimaru, Chieko Sugita, Kensaku Nakajima, Yasuhiro Kawaguchi, Mamoru Sugita
    • 雑誌名

      Plant & Cell Physiology

      巻: 61 ページ: 1687-1698

    • DOI

      10.1093/pcp/pcaa070

    • 査読あり
  • [学会発表] ヒメツリガネゴケのPAS-Histidine Kinasesの機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木遼、山篠貴史、阿南秀、龍昌志、中井皐太、呉博文、菊地陽貴、杉田護、青木摂之
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会(オンライン開催)
  • [学会発表] ヒメツリガネゴケのPpPPR_32は光化学系I複合体の形成に関与する2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木遼、杉田千恵子、一瀬瑞穂、青木摂之、 杉田護
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会(オンライン開催)
  • [図書] Substitutional RNA Editing in Plant Organelles. In: Picardi E., Pesole G. (eds) RNA Editing. Methods in Molecular Biology, vol 2181.2021

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Ichinose, Mamoru Sugita
    • 総ページ数
      352
    • 出版者
      Humana Press, New York, NY.
    • ISBN
      978-1-0716-0786-2
  • [図書] Plastid Transformation in Physcomitrium (Physcomitrella) patens: An Update. In: Maliga P (ed), Chloroplast Biotechnology: Methods and Protocols, 2nd ed. Methods in Molecular Biology, vol 23172021

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Sugita
    • 総ページ数
      384
    • 出版者
      Humana Press, New York, NY.
    • ISBN
      978-1071614716
  • [備考] 名古屋大学大学院情報学研究科・青木研究室ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/mamoru-sugita- website/

  • [備考] 名古屋大学大学院理学研究科生命理学専攻ホ ームページ

    • URL

      http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/index.php

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公開日: 2021-12-27  

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