高等植物における葉緑体RNAエディティングの分子機構の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15030219
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 小保方 潤一 名古屋大学, 遺伝子実験施設, 助教授 (50185667)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 若杉 達也 富山大学, 理学部, 助教授 (10212317)
• Keywords: RNAエディティング / タバコ / 葉緑体 / psbE / petB / 部位特異的因子

Research Abstract

RNAエディティングとは、ゲノムDNAの塩基配列が転写された後RNA上で変わる現象のことで、高等植物では葉緑体ゲノム(約15万塩基対)あたりおよそ30カ所のC塩基がRNAエディティングをうけ、転写後にUに変換される。しかし、エディティング部位の周辺には共通の塩基配列や構造が見られないことから、特定のC塩基がどのようにして認識されでいるのかが大きな謎とされてきた。本研究では、タバコ葉緑体抽出液を用いたin vitro RNAエディティング系を用いて、葉緑体遺伝子psbEとpetBのRNAエディティング部位認識機構を解析した。
その結果、psbE mRNAではエディティングされるCの前方15から6ヌクレオチド、またpetB mRNAでは20から6ヌクレオチドの領域がトランス因子結合配列と同定された。さらに、その配列の中央にRI標識を入れたmRNAを基質として用いたUVクロスリンク実験から、トランス因子結合配列にpsbE mRNAでは56kDa、petB mRNAでは70kDaのタンパク質がそれぞれ配列特異的に結合していることが明らかになった。このことから、葉緑体のエディティング部位はそれぞれ部位特異的なタンパク質によって認識されている、ということが示された。さらに、エディティング部位に特異的に標識を入れたmRNAを基質として用いたUVクロスリンク実験から、上記の部位特異的因子がエディティング部位上流の配列だけではなく、エディティング部位とも直接結合していることを明らかにした。この結合は上流配列との結合に比べると弱いが、mRNA基質への変異実験からエディティング活性との相関が見いだされ、反応に必須であることを示した。以上の結果より、部位特異的因子はまずエディティング部位の数ヌクレオチド上流に配列特異的に結合し、それを足場としてエディティング部位近傍の配列を認識する、というRNAエディティングの基本メカニズムが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Hasegawa, K., Yukawa, Y., Obokata, J., M Sugiura: "The tRNALeu-like sequence within the promoter of an Arabidopsis clock-regulated gene is functional : efficient transcription by an RNA polymerase-III dependent in vitro transcription system."Gene. 307. 133-139 (2003)
• [Publications] Sasaki, T., Y.Yukawa, T.Miyamoto, J.Obokata, M.Sugiura: "Identification of RNA editing sites in chloroplast transcripts from the maternal and paternal progenitors of tobacco (Nicotiana tabacum) : comparative analysis shows the involvement of distinct trans-factors for ndhB editing"Molecular Biology and Evolution. 20. 1028-1035 (2003)
• [Publications] Nakamura, T., Y.Furuhashi, K.Hasegawa, H.Hashimoto, K.Watanabe, J Obokata, M.Sugita, M Sugiura: "Array-based analysis on tobacco plastid transcripts : preparation of a genomic microarray containing all genes and intergenic regions."Plant Cell Physiol. 44. 861-867 (2003)
• [Publications] Nagao, I., J.Obokata: "Poly (U) motif in the 5?c untranslated region enhances the translational efficiency of the b-glucuronidase mRNA in transgenic tobacco."Plant Science. 165. 621-626 (2003)
• [Publications] Miyamoto, T., J Obokata, M Sugiura: "A site-specific factor interacts directly and sequence specifically with its cognate RNA editing site in chloroplast transcripts."Proc Natl Acad Sci USA. 101. 48-52 (2004)