複数の上流ORFが奏でる臨機応変なショ糖感知機構の解明

阐明多个上游 ORF 发挥的灵活蔗糖传感机制

• 批准号: 21K15114
• 负责人: 山下 由衣
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K15114/
• 关键词: uORF; 翻訳制御; ショ糖; 転写後遺伝子発現制御; 代謝制御; ショ糖応答

上流ORF (uORF)は真核生物の約半数のmRNAの5’非翻訳領域に存在する小さいORFである。uORFの数や配置によって，下流に位置する「主要ORF」の発現を様々に制御する。シロイヌナズナのS1-bZIPファミリータンパク質は細胞質のショ糖濃度を感知して，糖とアミノ酸代謝を調節する機能を持つ転写調節因子である。本研究は，S1-bZIPファミリーmRNAがもつ多面的なショ糖感知機構の解明，すなわち個々の遺伝子における臨機応変なショ糖応答性に着目した。具体的には，ショ糖感知能をもつSucrose-Sensing (SS)-uORFの使用頻度の着眼点から植物がもつ臨機応変なショ糖応答性を解明することを目的とした。①シス配列：S1-bZIPファミリーのmRNAに存在するSS-uORF以外のuORF等の，mRNA配列の差異(シス要因)に着目した解析を実施した。配列の差異の影響のみを重点的に観察できる実験系としてシロイヌナズナの液体培養細胞系を用いた。その結果，S1-bZIPファミリー内でのmRNA配列の差異は，ショ等応答性の差異に大きく寄与していることが示唆された。②トランス因子： トランス因子として，mRNAの翻訳動態を大きく変化させる，翻訳因子の寄与に着目した。昨年度に引き続き，植物体内での典型的翻訳因子のリン酸化を検出する実験系の最適化を実施した（植物の培養条件，薬剤処理，タンパク質解析法）。植物に与える栄養の偏りを中心に，典型的翻訳因子のリン酸化が起こる条件を特定することができた。以上の結果は，S1-bZIPファミリーmRNAでは，シス因子に加え，栄養条件等に応答した翻訳因子の状態変化により，臨機応変なショ糖応答性が決定されていることを支持するものと考えている。

Upstream ORFs (uORFs) are present in about half of the mRNA in eukaryotes in the 5 'untranslated domain. uORF number allocation, downstream position of the "main ORF" occurrence control S1-bZIP is a functional regulator of cytoplasmic sugar concentration and sugar and acid metabolism. This study aims to elucidate the multi-faceted sugar sensing mechanism of S1-bZIP mRNA and its potential role in sugar response. Specifically, Sucrose-Sensing (SS)-uORF is used frequently to determine whether plants are sensitive to Sucrose-Sensing (SS). (1) mRNA alignment: S1-bZIP mRNA exists outside of SS-uORF, mRNA alignment differences (key causes) are analyzed. The effects of these differences on cell culture were investigated. As a result, differences in mRNA alignment within S1-bZIP sequences were observed, and differences in isozyme were observed. 2. Transcription factors: Transcription factors, mRNA transcription dynamics, transcription factors, and expression. In the past year, the optimization of the system for the detection of typical turnover factors in plants (plant culture conditions, chemical treatment, and quality analysis) was carried out. Plant growth and nutrition are central, typical transformation factors and acidification conditions are specific. The above results support the idea that S1-bZIP mRNA can be determined by the addition of growth factors and changes in the state of turnover factors in response to nutritional conditions.

项目成果

Genome-wide identification of Arabidopsis non-AUG-initiated upstream ORFs with evolutionarily conserved regulatory sequences that control protein expression levels

• DOI: 10.1007/s11103-022-01309-1
• 发表时间: 2021-03
• 期刊: Plant Molecular Biology
• 影响因子: 5.1
• 作者: Yuta Hiragori;Hiro Takahashi;Noriya Hayashi;Shun-ichi Sasaki;Kodai Nakao;Taichiro Motomura;Y. Yamashita;S. Naito;H. Onouchi

Translational Landscape of a C4 Plant, <i>Sorghum bicolor</i>, Under Normal and Sulfur-Deficient Conditions

C4 植物<i>高粱</i>在正常和缺硫条件下的转化景观

• DOI: 10.1093/pcp/pcac023
• 发表时间: 2022
• 期刊: Plant and Cell Physiology
• 影响因子: 4.9
• 作者: Sotta Naoyuki;Chiba Yukako;Aoyama Haruka;Takamatsu Seidai;Suzuki Takamasa;Miwa Kyoko;Yamashita Yui;Naito Satoshi;Fujiwara Toru
• 通讯作者: Fujiwara Toru

Mechanistic specificity of ribosome stalling involved in ER-stress response in plants

植物内质网应激反应中核糖体停滞的机制特异性

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomoya Imamichi;Nao Kusumoto;Seidai Takamatsu;Yugo Honda;Shiori Muraoka;Hitoshi Onouchi;Satoshi Naito;Yui Yamashita
• 通讯作者: Yui Yamashita

Sucrose-induced post-transcriptional control of S1 bZIP family genes in Arabidopsis thaliana

拟南芥中蔗糖诱导的 S1 bZIP 家族基因转录后控制

• 发表时间: 2022
• 作者: Yugo Honda;Shugo Sugawara;Hitoshi Onouchi;Satoshi Naito;Yui Yamashita
• 通讯作者: Yui Yamashita