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2021 年度 実績報告書

上流ORFが関与する細胞環境感知機構の解明とゲノム育種への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19H02917
研究機関北海道大学

研究代表者

尾之内 均  北海道大学, 農学研究院, 教授 (50322839)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワードuORF / リボソーム / 環境応答 / 栄養応答 / 新生鎖
研究実績の概要

研究代表者のグループはこれまでに、進化的に保存された配列を持つシロイヌナズナのuORFの中から、下流の主要ORFの翻訳に影響を与えるものを同定した。その中には、AUG以外の開始コドンで始まるuORF(非AUG開始型uORF)が4つ含まれる。それらの非AUG開始型uORFの1つを持つ遺伝子はストレスに応答して転写が促進されるが、その遺伝子の発現がポリアミンに応答して翻訳段階で抑制され、その翻訳制御に非AUG開始型uORFが関与することを本年度の研究において見出した。さらに、非AUG開始型uORFの開始コドンの下流に存在するRNA二次構造がこの翻訳制御に必要であることを明らかにした。この翻訳制御は、植物細胞内でポリアミンが過剰に蓄積した場合に、ポリアミン濃度を適切な範囲内に維持する役割を担っていると考えられる。
他の3つの非AUG開始型uORFのうちの2つでは、uORFのペプチド配列が植物で広く保存されている。これらの2つのuORFのペプチド配列の中で翻訳制御に重要なアミノ酸残基の同定を行い、それぞれC末端側の8アミノ酸および15アミノ酸の領域が重要であることを見出した。
また、これまでに生理学的役割を明らかにしたAUG開始型uORF及び非AUG開始型uORFについて、それらが介する翻訳制御に関与するトランス因子を同定するために、トランス因子として予想される候補タンパク質が欠損したシロイヌナズナ変異体をゲノム編集技術を用いて作出した。

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

本年度の研究により、これまでに同定した非AUG開始型uORFの1つについて、生理学的役割を明らかにすることができた。また、その非AUG開始型uORFを含むいくつかのuORFの翻訳制御機構の解明を進めることができた。以上のことから、研究はおおむね順調に進展していると言うことができる。

今後の研究の推進方策

これまでに生理学的役割を明らかにしたAUG開始型uORF及び非AUG開始型uORFについて、翻訳制御機構の解明をさらに進める。そのために、それぞれの翻訳制御においてエフェクター分子の感知に関与するトランス因子とシス因子の探索を行う。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022 2021

すべて 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [学会発表] シロイヌナズナのポリアミン合成酵素遺伝子の非AUG開始型uORFを介した翻訳制御2022

    • 著者名/発表者名
      平郡雄太, 安室美陽, 林憲哉, 佐々木駿, 山下由衣, 内藤哲, 尾之内均
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] シロイヌナズナの2つの機能性タンパク質をコードする核コードmRNAの翻訳制御機構2022

    • 著者名/発表者名
      中尾晃大, 垣内俊哉, 伊藤正樹, 野本友司, 高橋広夫, 山下由衣, 内藤哲, 尾之内均
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] シロイヌナズナS1bZIP遺伝子グループにおけるショ糖に応答した転写後制御の解析2022

    • 著者名/発表者名
      本多悠吾, 菅原収吾, 尾之内均, 内藤哲, 山下由衣
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 植物における小胞体ストレス応答を司る翻訳停滞の分子機構とその特異性2022

    • 著者名/発表者名
      今道朋哉, 楠本奈央, 高松世大, 本多悠吾, 村岡栞, 尾之内均, 内藤哲, 山下由衣
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
    • 招待講演
  • [産業財産権] マグネシウム耐性植物、マグネシウム耐性植物の製造方法、マグネシウム耐性植物の栽培方法、及び遺伝子2021

    • 発明者名
      尾之内均、林憲哉、海藤篤
    • 権利者名
      国立大学法人北海道大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-147788

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公開日: 2022-12-28  

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