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

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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。