植物オルガネラ遺伝情報を維持・制御するＰＰＲ蛋白質のＲＮＡ認識コードの網羅的解析

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22681028
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 中村 崇裕 九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (10464398)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: PPR / RNA / 葉緑体 / ミトコンドリア

研究概要

高等植物のみで大きなファミリーを形成するPPR蛋白質は、ミトコンドリア、葉緑体のゲノム情報をRNAレベルで配列特異的に維持・管理している。本研究はPPR蛋白質のRNA結合特性を明らかにすることで、PPR蛋白質による植物のオルガネラ遺伝情報維持機構に新たな知見を得ることを目的としている。
本年度は、昨年度に明らかにしたPPRモチーフノRNA認識コード、PPRコード、の試験管内での動作検証を行った。PPRコードに準じて、タンパク質にアミノ酸置換を導入したところ、そのRNA結合選択性において、予測通りの結果を得ることができた。
また、PPRコードを利用して、いくつかの未解析PPR蛋白質の標的RNA予測を行い、当該遺伝子欠損株（シロイヌナズナ）を解析した。その結果、予測通りの結果を得ることができた。以上の実験から、本研究で得られたPPRコードの正確性を実証した。
結合配列予測プログラムの構築と検証を行っている間に、RNA塩基識別に働く3つのアミノ酸（1番、4番、-2番）の効力が他の箇所のアミノ酸の影響を受けるという新たな知見を得た。追加検証実験を行い、得られた結果を基に、予測プログラムを改良を試みた。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] The potential for manipulating RNA with pentatricopeptide repeat proteins (2014)
  • 著者名/発表者名: Yagi Y, Nakamura T. Small I
  • 雑誌名: Plant J. 巻: in press ページ: -
  • DOI: 10.1111/tpj.12377
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elucidation of the RNA recognition code for pentatricopeptide repeat proteins involved in organelle RNA editing in plants. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yagi Y, Hayashi S, Kobayashi K, Hirayama T, Nakamura T
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8 ページ: e57286
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0057286
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two DYW subclass PPR proteins are involved in RNA editing of ccmFc and atp9 transcripts in the moss Pyscomitrella patens: First complete set of PPR editing factors in plant mitochondria (2013)
  • 著者名/発表者名: • Ichinose M, Sugita C, Yagi Y, Nakamura T, Sugita M
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 54 ページ: 1907-1916
  • DOI: 10.1093/pcp/pct132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pentatricopeptide repeat proteins involved in plant organellar RNA editing (2013)
  • 著者名/発表者名: Yagi Y, Tachikawa M, Noguchi H, Satoh S, Obokata J, Nakamura T
  • 雑誌名: RNA Biol 巻: 10 ページ: 1419-1425
  • DOI: 10.4161/rna.24908
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterogeneity of the 5'-end in plant mRNA may be involved in mitochondrial translation (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazama T, Yagi Y, Toriyama K, Nakamura T
  • 雑誌名: Front Plant Sci 巻: 4 ページ: Article 517
  • DOI: 10.3389/fpls.2013.00517
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation of Arabidopsis ahg11, a weak ABA hypersensitive mutant defective in nad4 RNA editing. (2012)
  • 著者名/発表者名: Murayama M, Hayashi S, Nishimura N, Ishide M, Kobayashi K, Yagi Y, Asami T, Nakamura T, Shinozaki K, Hirayama T
  • 雑誌名: J. Exp. Bot. 巻: 63 ページ: 5301-5310
  • DOI: 10.1093/jxb/ers188
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanistic Insight into Pentatricopeptide repeat proteins as sequence-specific RNA-binding proteins for organellar RNAs in plants. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T, Yagi Y, Kobayashi K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 53 ページ: 1171-1179
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs069
  • 査読あり
• [学会発表] PPR motif：オルガネラ研究からRNA/DNA操作ツールの開発へ (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕、八木祐介
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 20140318-20140320
  • 招待講演
• [学会発表] DNA・RNA編集の新しい核酸結合モジュール、PPRモチーフ (2013)
  • 著者名/発表者名: 八木祐介、佐久間哲史、山本卓、中村崇裕
  • 学会等名: 第3回植物RNA研究ネットワーク
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20131121-20131122
  • 招待講演
• [学会発表] モノ作りを支える植物細胞内の小さな工場 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕
  • 学会等名: 農芸化学会主催サイエンスカフェ
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20131100
  • 招待講演
• [学会発表] ゲノム編集の現状、およびPPRを用いた国産技術開発の取組 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕
  • 学会等名: 植物バイオテク懇話会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130700
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular basis for the RNA recognition of the pentatricopeptide repeat protein (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T, Yagi Y, Kobayashi K
  • 学会等名: Frontiers in Plant RNA research 2012
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20121016-20121017
  • 招待講演
• [学会発表] 植物ミトコンドリア遺伝子発現の分子基盤解明と育種への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕
  • 学会等名: 日本育種学会、第122回講演会、ワークショップ
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20120900
  • 招待講演
• [学会発表] 植物で大きなファミリーを形成するPPR蛋白質の配列特異的なRNA認識メカニズムとその利用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村崇裕
  • 学会等名: 東京理科大学 総合研究機構、RNA科学総合研究センター 公開シンポジウム「RNA科学の現状と将来」
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 20120618-20120618
  • 招待講演
• [備考] 九州大学 農学研究院 植物分子機能学
  • URL: http://www.agr.kyushu-u.ac.jp/lab/plantmb/index.html
• [産業財産権] PPRモチーフを利用したDNA結合性 タンパク質の設計方法及びその利用 (2013)
  • 発明者名: 中村崇裕、八木祐介、大川恭行、山本卓、佐久間哲史
  • 権利者名: 九州大学、広島大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2013-89840
  • 出願年月日: 2013-04-22
• [産業財産権] PPRモチーフを利用したRNA結合性蛋白質の設計方法及びその利用 (2012)
  • 発明者名: 中村崇裕、八木祐介、小林啓子
  • 権利者名: 九州大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2012/077274
  • 出願年月日: 2012-10-22
  • 外国