ミトコンドリアPPRタンパク質が関与する光合成機能制御の分子機構の解明

阐明线粒体PPR蛋白控制光合功能的分子机制

• 批准号: 20K05957
• 负责人: 杉田 護
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05957/
• 关键词: PPRタンパク; ミトンドリア; ヒメツリガネゴケ; 遺伝子発現; 転写後制御; ミトコンドリア; 葉緑体; 光合成; PPRタンパハク質; 光化学系Ⅰ複合体; PsaC; mRNAの安定性; PPRタンパク質; グループⅡイントロン; スプライシング; RNA結合タンパク質

植物のミトコンドリアと葉緑体の遺伝子発現は、転写のみならず転写後に強い制御を受けているが、その詳細な分子機構については未だ不明な点が多い。本研究では、転写後制御の鍵因子である核コードのPentatrico Peptide Repeat (PPR)タンパク質の分子機能を明らかにするとともに、ミトコンドリア局在のPPRタンパク質を介した葉緑体の光合成機能調節の仕組みの解明を目指す。本年度は5個のPモチーフをもつPpPPR_11 (Pp3c3_2440, Pp1s1_442)の機能解析を行った。PpPPR_11の全長コード領域に緑色蛍光タンパク質GFP配列を融合させたPpPPR_11-GFPタンパク質をヒメツリガネゴケに発現させたところ、GFP蛍光がミトコンドリアのみで観察された。さらにPpPPR_11遺伝子破壊株の原糸体コロニーに顕著な生長遅延が観察された。このことはPpPPR_11がミトコンドリアに局在してヒメツリガネゴケの生育に重要な働きを担っていることを示している。ミトコンドリアでの働きを明らかにするため、ミトコンドリアのトランスクリプトーム解析を行った。その結果、ミトコンドリア呼吸鎖複合体IサブユニットNad7をコードするnad7 mRNAが顕著に減少しているのが観察された。これらの結果は、PpPPR_11がnad7 mRNAの蓄積レベルを制御する因子として機能している可能性を強く示唆している。これまでに明らかにされたヒメツリガネゴケのPPRタンパク質のモチーフ構成と機能的特徴を整理し、コケ植物と顕花植物のPPRタンパク質の類似性と多様性、およびオルガネラ遺伝子発現の転写後制御における役割について比較検討した。これを総説論文にまとめPlants誌に発表した。

The chloroplast gene of plant has been developed, and the chloroplast gene has been developed. This study aimed to clarify the molecular function of the pentatrico peptide repeat (PPR) gene in chloroplasts and the regulation of the photosynthetic function of chloroplasts. This year, there are 5 functional analysis of PpPR_11 (Pp3c3_2440, Pp1s1_442). The green fluorescent protein GFP array is integrated into the full-length U-shaped area of PpPPR_11, and the PpPPR_11-GFP fluorescent protein is discovered in the middle of the film. Today, the GFP fluorescent protein can be seen with a sense of detachment. PpPR_11 is a new gene that can be used to detect the growth and development of plants. This is the first time that PpPR_11 has been released from the market. The analysis of the information in the database is carried out. As a result, the expression of nad7 mRNA in the respiratory lock complex I was reduced. These results strongly suggest that PpPR_11 and nad7 mRNA may be involved in the regulation of gene function. The characteristics of PPR structure and function are sorted out, and the similarity and diversity of PPR structure of plants and flowering plants are compared. This paper is about plants.

项目成果

名古屋大学大学院情報学研究科生命情報論講座・青木研究室ホームページ

名古屋大学研究生院信息学研究科生物信息学系青木研究室主页

Chloroplast Biotechnology: Methods and Protocols, 2nd ed.

叶绿体生物技术：方法和方案，第二版。

• 发表时间: 2021
• 作者: 鈴木遼;杉田千恵子;一瀬瑞穂;青木摂之;杉田護;Tsuda Takanori;Pal Maliga (ed)
• 通讯作者: Pal Maliga (ed)

ヒメツリガネゴケのPAS-Histidine Kinasesの機能解析（PL-076）

中华立碗藓 (PL-076) PAS-组氨酸激酶的功能分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 鈴木遼，山篠貴史，阿南秀，龍昌志，中井皐太，呉博文，菊地陽貴，杉田護，青木摂之

Physcomitrium patens pentatricopeptide repeat protein PpPPR_32 is involved in the accumulation of psaC mRNA encoding the iron sulfur protein of photosystem I.

立碗藓五肽重复蛋白 PpPPR_32 参与编码光系统 I 铁硫蛋白的 psaC mRNA 的积累。

• DOI: 10.1111/gtc.12928
• 发表时间: 2022
• 期刊: Genes to Cells
• 影响因子: 2.1
• 作者: Suzuki Ryo;Sugita Chieko;Aoki Setsuyuki;Sugita Mamoru
• 通讯作者: Sugita Mamoru

Diurnal control of intracellular distributions of PAS-Histidine kinase 1 and its interactions with partner proteins in the moss Physcomitrium patens.

PAS-组氨酸激酶 1 的细胞内分布的昼夜控制及其与苔藓小立碗藓中伙伴蛋白的相互作用。

• DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.05.070
• 发表时间: 2022
• 期刊: Biochemical and Biophysical Research Communications
• 影响因子: 3.1
• 作者: Kikuchi Haruki;Yamashino Takafumi;Anami Shu;Suzuki Ryo;Sugita Mamoru;Aoki Setsuyuki
• 通讯作者: Aoki Setsuyuki