ｍＲＮＡ代謝制御因子群が担う植物形態形成の制御機構

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25440133
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 柘植 知彦 京都大学, 化学研究所, 准教授 (50291076)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 植物形態形成 / 遺伝子発現制御 / mRNA代謝制御 / スプライソソーム / タンパク質相互作用 / 転写制御 / RNAプロセシング

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、植物のmRNA代謝に着目して、植物形態形成における遺伝子発現制御メカニズムの理解を目指した。具体的には、スプライシングに必須であるSF3b複合体の全構成因子を植物で研究するために、酵母とヒトの構成因子を参照し、シロイヌナズナにおける相同因子群を同定した。その結果、7つのうち6つのサブユニットは複数の遺伝子がコードしていることが判明した。つぎに、これらの遺伝子機能を順次解析する逆遺伝学的アプローチと、SF3bタンパク質複合体構成因子の同定する生化学的アプローチを進めた。この成果は、国内外の学会、招待講演、国際雑誌論文などに発表した。以下成果の一部を列記する。
１）植物SF3b構成因子のAtSAP130AとAtSAP130Bとが花粉形成に不可欠であることを報告したが、新たにSAP14bが花粉形成に不可欠であることを見出した。機能欠損植物の発生学的解析の結果、特定の時期から形態異常がみられることを確認した。
２）AtSAP49は胚発生において不可欠であり、機能欠損植物が球状型胚以降の発生に異常を示すことを明らかにした。前記結果と合わせて考えると、SF3bのサブユニットごとに、標的遺伝子の選択性に関わる貢献度が異なると考えられ、このプレファレンスの制御機構を解析している。
３）植物粗抽出物を用いた生化学的解析を進め、植物SF3b構成因子の同定と動態を解析している。
４）さらにSAP130と結合するCSN1に注目し、csn１変異体にCSN1遺伝子を発現する部分相補植物が、花粉形成過程に異常を示すことを発見した。解析の結果、花粉形態形成異常が現れる時期や表現型がSAP130 RNAi植物のそれとよく似ていることから、CSN1とSAP130十が協調的に調節する花粉形態形成過程があることを検討している。

Research Products

• [Int'l Joint Research] YALE大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: YALE大学
• [Int'l Joint Research] ローマ大学(イタリア)
  • Country Name: ITALY
  • Counterpart Institution: ローマ大学
• [Int'l Joint Research] 北京大学(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: 北京大学
• [Journal Article] RNA binding proteins RZ-1B and RZ-1C play critical roles in regulating pre-mRNA splicing and gene expression during development in Arabidopsis. (2016)
  • Author(s): Wu Z, Zhu D, Lin X, Miao J, Gu L, Deng X, Yang Q, Sun K, Zhu D, Cao X, Tsuge T, Dean C, Aoyama T, Gu H, Qu LJ.
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 28 Pages: 55-73
  • DOI: doi: 10.1105/tpc.15.00949.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] UV-B-Induced CPD photolyase gene expression is regulated by UVR8-dependent and - independent pathways in Arabidopsis. (2015)
  • Author(s): Li N, Teranishi M, Yamaguchi H, Matsushita T, Watahiki MK, Tsuge T, Li SS, Hidema J.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol Volume: 56 Pages: 2014-2023
  • DOI: doi: 10.1093/pcp/pcv121.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphatidylinositol phosphate 5-kinase genes respond to phosphate deficiency for root hair elongation in Arabidopsis thaliana. (2015)
  • Author(s): Wada Y, Kusano H, Tsuge T, Aoyama T.
  • Journal Title: Plant J Volume: 81 Pages: 426-437
  • DOI: doi: 10.1111/tpj.12741.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] GLABRA2 directly suppresses basic helix-loop-helix transcription factor genes with diverse functions in root hair development. (2015)
  • Author(s): Lin Q, Ohashi Y, Kato M, Tsuge T, Gu H, Qu LJ, Aoyama T.
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 27 Pages: 2894-2906
  • DOI: doi: 10.1105/tpc.15.00607
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] シロイヌナズナにおけるCSN相互作用因子CPSF6の機能解析 (2016)
  • Author(s): 張暁娟、青山卓史、柘植知彦
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学上田キャンパス、岩手県盛岡市
  • Year and Date: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [Presentation] 植物細胞形態形成における PIP5K 遺伝子の機能重複性と制御的役割 (2016)
  • Author(s): 亘真智子、Blanc-Mathieu Romain、藤真理子、柘植知彦、緒方博之、青山卓史
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学上田キャンパス、岩手県盛岡市
  • Year and Date: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [Presentation] シロイヌナズナ PLDζ2 の細胞生物学的機能 (2016)
  • Author(s): 島村亮太、谷口(山本)幸美、加藤真理子、柘植知彦、青山卓史
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学上田キャンパス、岩手県盛岡市
  • Year and Date: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [Presentation] COP9 signalosome: Understanding its role as a modulator linking proteolysis to RNA processing. (2016)
  • Author(s): Tomohiko TSUGE
  • Organizer: New era of pre-mRNA splicing world – satellite meeting
  • Place of Presentation: Hotel Nikko Nara, Nara JAPAN
  • Year and Date: 2016-03-14 – 2016-03-15
  • Invited
• [Presentation] COP/DET/FUSを介した選択的スプライシングの制御系の解析に向けて (2016)
  • Author(s): 黒田凌、後藤翔、野元美佳、青山卓史、多田安臣、古本強、松下智直、柘植知彦
  • Organizer: 第５回植物RNA研究者ネットワークシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス 21 KOMCEE、東京都目黒区
  • Year and Date: 2016-01-08 – 2016-01-09
• [Presentation] Functional analyses of a CSN interacting protein, CPSF6, in Arabidopsis thaliana (2016)
  • Author(s): Xiaojuan ZHANG, Takashi AOYAMA, Tsuyoshi FURUMOTO, Tom TSUGE
  • Organizer: 第５回植物RNA研究者ネットワークシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス 21 KOMCEE、東京都目黒区
  • Year and Date: 2016-01-08 – 2016-01-09
• [Presentation] CULLIN neddylation is regulated during seed development in Arabidopsis thaliana. (2015)
  • Author(s): Anna FRANCIOSINI, Simone BUTERA, Niccolò MOSESSO, Isabelle BONOMO, Alessandra BOCCACCINI, Tomohiko TSUGE, Maura CARDARELLI, Paola VITTORIOSO, Paolo COSTANTINO, Giovanna SERINO
  • Organizer: The 26th International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: Palais des Congrès de Paris, Paris FRANCE
  • Year and Date: 2015-07-05 – 2015-07-09
  • Int'l Joint Research
• [Book] 光シグナル伝達とCOPタンパク質「光と生命の事典」 (2016)
  • Author(s): 柘植知彦
  • Total Pages: 担当 pp.184-185.
  • Publisher: 朝倉書店