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本研究では、単細胞緑藻クラミドモナスにおいてマイクロRNA(miRNA)が作られ、標的mRNAに作用する仕組み(miRNA作動システム)の分子基盤解明を目指した。
①「miRNAを作る仕組み」の解明のため、miRNA生合成を司るマイクロプロセッサー複合体を精製し、構成するタンパク質群をタンパク質質量分析によって決定した。その結果、既知の複合体構成因子であるDicer-like3、DUS16に加え、機能未知の２本鎖RNA結合タンパク質が２種類、3’-5’ exonucleaseが見つかった。機能未知の３遺伝子をゲノム編集によってノックアウトしたところ、一部のmiRNAに量変化が見られ、これら３遺伝子がmiRNAを作る仕組みに関わる新規の遺伝子であることが示唆された。
②「miRNAが作用する仕組み」の解明のため、miRNAが作用するために必須なエフェクタータンパク質AGO3のタンパク質複合体を精製し、AGO3にいくつかのRNAヘリカーゼが結合していることを明らかにした。これらの変異体を解析したところ、一部のmiRNAによる発現抑制効果が弱まっていたことから、機能未知のRNAヘリカーゼが、miRNAが標的mRNAに作用する仕組みに必要であることが示唆された。
③「miRNAがどのような遺伝子を制御するのか」を解明するため、先進ゲノム支援のサポートを受け、AGO3/miRNA複合体に結合するmRNAを網羅的に検出するHITS-CLIP解析を行った。その結果CASやFTSZ遺伝子がmiRNAに制御される遺伝子の候補として見つかった。特にCASではAGO3変異体において発現抑制の解除が観察されたことから、miRNAが光合成に必要な二酸化炭素の濃縮に関わる可能性があることが示された。
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