In vitro recapitulation of the plant RNA silencing amplification pathway

植物 RNA 沉默扩增途径的体外重现

• 批准号: 20J11529
• 负责人: 櫻井 友理希
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J11529/
• 关键词: RNAサイレンシング; siRNA; RNA依存性RNAポリメラーゼ

植物では、脊椎動物にはない「RNAサイレンシング増幅機構」が発達している。この機構は、RNA 依存性 RNA 合成酵素 (RNA-dependent RNA polymerase: RDR)が一部の小分子RNAの標的を二本鎖 RNA に変換することで大量の二次的小分子 RNAを生成し、RNA サイレンシングを増幅する機構である。この機構は獲得免疫システムが未発達な植物にとって主要なウイルス防御機構となっている。しかしこれまでの研究は、植物個体を用いた遺伝学的な研究が中心であったため、詳細な分子機構は不明であった。そこで、試験管内二次的小分子 RNA 生成機構の再現系を開発し、この機構の詳細解明を試みた。昨年度までの研究から、植物体で作られる二次的小分子RNAの発現パターンを正確に再現できる試験管内系の開発及びRDRが相補鎖合成するための特徴を見出すことに成功した。これらの研究成果は、令和３年度にPNAS誌に発表するとともに、東京大学大学院新領域創成科学研究科メディカル情報生命専攻令和３年度ERA賞 (Excellent Research Award) を受賞した。今年度は機能詳細が不明な関連因子SGS3とSDE5の機能ドメイン解析を行なった。その結果、試験管内でのtasiRNA生成にはタンパク質全長は必要ではないことがわかり、SGS3とSDE5それぞれ必要最低限のアミノ酸領域の特定に成功した。また、SGS3は相分離形成するタンパク質であることが近年報告され、試験管内系でもその現象が再現できることを確認した。さらに、試験管内での相分離形成に関与するドメインを特定した。しかし、このドメイン欠損変異体はtasiRNA生成に影響がなかったことから、SGS3は相分離構造体を作るが、少なくとも試験管内環境では相分離形成がtasiRNA生成に重要ではないと推論した。

Plant and vertebrate "RNA amplification mechanism" has been developed. These mechanisms include RNA-dependent RNA polymerase (RDR), which converts a small RNA fragment into a small RNA fragment, and a large number of small RNA fragments into small RNA fragments. This mechanism gains immunity from the undeveloped plant, and the main defense mechanism. The research center of plant individual genetics is unknown. The development and detailed explanation of the mechanism of secondary small molecule RNA generation in vitro were studied. In the past year, the development of small molecule RNA in plants has been successfully characterized by the correct reproduction of small molecule RNA in the development and complementary synthesis of small molecule RNA in plants. The research results were awarded with the Excellent Research Award from the Division of Creative Science, Graduate School of New Territories, University of Tokyo. This year, the function details are unknown, and the correlation factor SGS3 and SDE5 are analyzed. As a result, the full length of the protein is necessary for the production of tasiRNA in the test tube. SGS3 and SDE5 are the minimum necessary and have been successful in the field of amino acids. In recent years, the phenomenon of phase separation in SGS3 has been reported and confirmed. The phase separation in the tube is related to the formation of a specific phase. Inference to the importance of phase separation in the formation of tasiRNA in the environment inside the tube

项目成果

Cell-free reconstitution reveals the molecular mechanisms for the initiation of secondary siRNA biogenesis in plants.

• DOI: 10.1073/pnas.2102889118
• 发表时间: 2021-08-03
• 期刊: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
• 影响因子: 11.1
• 作者: Sakurai Y;Baeg K;Lam AYW;Shoji K;Tomari Y;Iwakawa HO
• 通讯作者: Iwakawa HO

植物における二次的小分子RNA生成経路の試験管内再現

植物次级小RNA生产途径的体外繁殖

• 发表时间: 2021
• 作者: ○櫻井 友理希;Baeg Kyungmin;Andy Y.W. Lam ;庄司佳祐;吉川 学;泊 幸秀;岩川 弘宙
• 通讯作者: 岩川 弘宙

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