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

基本信息

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

项目摘要

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。

植物线粒体和叶绿体的基因表达不仅在转录后，而且在转录后也受到强烈控制，而且关于它们的详细分子机制仍然有很多未知。这项研究旨在阐明核代码五肽肽重复（PPR）蛋白的分子功能，这是转录后调节的关键因素，并通过线粒体局部局部PPR蛋白来阐明叶绿体光合作用功能的机制。今年，具有五个P基序的PPPPR_11（PP3C3_2440，PP1S1_442）上进行功能分析。当PPPPR_11-GFP蛋白（其中将绿色荧光蛋白GFP序列融合到PPPPR_11的全长编码区域）中时，仅在Mossalis中表达，并且仅在线粒体中观察到GFP荧光。此外，在PPPPR_11基因破坏菌株的原始菌落中观察到了显着的生长延迟。这表明PPPPR_11本地化为线粒体，并在Slug Moss的生长中起重要作用。为了阐明其在线粒体中的功能，进行了线粒体的转录组分析。结果，观察到编码线粒体呼吸链复合物I亚基NAD7的NAD7 mRNA显着降低。这些结果强烈表明PPPPR_11可能是调节NAD7 mRNA积累水平的因素。对先前揭示的猩红色苔藓PPR蛋白的基序结构和功能特征进行了相对研究，以及苔藓和开花植物中PPR蛋白的相似性和多样性，以及在细胞器基因表达的转录后调节中的作用。将其汇编成审查论文，并发表在植物中。