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植物ミトコンドリアの遺伝子発現は、主に核コード因子によってRNAレベルで厳密に制御されている。ミトコンドリア遺伝子発現の基盤的なシステムの理解を目指し、ミトコンドリアに局在するRNA結合タンパク質のうち植物で巨大なタンパク質ファミリーを形成するPPRタンパク質ファミリーに着目し、基部陸上植物ヒメツリガネゴケを用いてPPR遺伝子破壊株の作製および標的RNAの探索を行なった。本年度の成果は以下の通りである。
1) 生育が顕著に遅延したPPR11遺伝子破壊株について、ミトコンドリア遺伝子の発現をRT-qPCRにより網羅的に解析した結果、ミトコンドリアの特定のmRNAの蓄積が著しく低下していることを明らかにした。
2) PPR11タンパク質はコケ植物に特有であり、このPPRを持たないコケ植物のミトコンドリアゲノムには標的遺伝子が存在しないまたは偽遺伝子化していることが判明した。
3) 標的mRNAの末端をcircular RT-PCRによって決定した結果、末端配列とPPRの予測結合配列が類似していた。これらの結果から、PPR11は、標的遺伝子の末端に結合し、エンドヌクレアーゼからの分解を防ぐことで、mRNAの安定化に寄与していることが示唆される。
本研究により、植物オルガネラのRNA編集やスプライシング、安定化に関与するPPRタンパク質を多数同定することに成功した。PPRタンパク質が標的RNA分子を配列特異的に認識することで、個々の遺伝子に特異的なRNA制御因子として機能することがわかった。
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