植物の成長段階における転写・翻訳開始点に依存したmRNAの運命決定の解明

阐明植物生长阶段依赖于转录/翻译起始位点的 mRNA 命运决定

• 批准号: 22H02605
• 负责人: 栗原 志夫
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02605/
• 关键词: 光応答; 翻訳変化; 転写開始点; 翻訳開始点; リボソームプロファイリング; 光受容; NMD; 遺伝子発現

植物は暗所で発芽し、光を受けて形態形成を変化させながら成長する。その成長につれて変化する mRNA の「翻訳」か「分解」か「保存」かの運命決定のメカニズムは不明な部分が多い。先行研究によって、暗所で発芽したシロイヌナズナ幼苗が青色光を受容すると、複数の遺伝子において転写開始点と翻訳開始点の位置変化が起こることがわかった。本研究では、成長に伴い変化する転写・翻訳開始点に依存的な mRNA 運命決定の解明を目指すことを目的とした。本年度では、暗所で発芽したシロイヌナズナ幼苗を青色光下に露光させてから0、3、24時間後のCAGE、RNA-seq、Ribo-seq（モノソームプロファイリングとダイソームプロファイリング）、TI-seqの解析によるシークエンスデータを取得してきた。さらに、ISO-seq解析を行い、完全長転写物の検出も行ってきた。それらの粗データをシロイヌナズナゲノムにマッピングを行い、ゲノムブラウザを用いて視覚的に検査することによって、各データの信頼性を確認した。ISO-seqデータから、271か所のORFを二つ以上もつポリシストロニックリードスルーmRNAを転写するゲノム部位を同定した。それらの一部は、upf1-1変異体において野生型植物よりも多く検出された。さらに、それらのゲノム部位のうち158か所において、遺伝子間スプライシングが検出された。リードスルー転写や遺伝子間スプライシングは青色光の照射に応答して検出される傾向がみられた。シークエンスデータの解析から、ポリシストロニックmRNA上に存在する2つ目のORFがほとんど翻訳されていないことがわかった。これらの結果から、ポリシストロニックmRNAは、1つ目のORFの終止コドンと2つ目のORFの翻訳状態が運命決定因子となり、NMDによって分解されることがわかった。この研究成果を、原著論文として発表した。

The で in the dark of plants undergoes germination, the を in the light undergo けて morphological formation を transformation させながら growth する. そ の growth に つ れ て variations change す る mRNA の "turn 訳" か "decomposition" か "save" か の destiny decided の メ カ ニ ズ ム は が い more unknown な part. Leading research に よ っ て, dark で 発 bud し た シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ seedlings が cyan light を by let す る と, plural の but 伝 に お い て planning write starting point と 訳 の start position - the が up こ る こ と が わ か っ た. This study で は and growth に い variations change す る planning, writing 訳 start point, dependent on に な mRNA destiny decided の interpret を refers す こ と を purpose と し た. This year's で は, dark で 発 bud し た シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ seedlings を cyan light に dew light さ せ て か ら after 0, 3, 24 time の CAGE, RNA - seq, Ribo - seq (モ ノ ソ ー ム プ ロ フ ァ イ リ ン グ と ダ イ ソ ー ム プ ロ フ ァ イ リ ン グ), TI - seq の parsing に よ る シ ー ク エ ン ス デ ー タ を Youdaoplaceholder0 て た. Youdaoplaceholder0, ISO-seq parses を lines を, full-length 転 writes 検 out 検 lines って た た た. そ れ ら の coarse デ ー タ を シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ ゲ ノ ム に マ ッ ピ ン グ を い, ゲ ノ ム ブ ラ ウ ザ を with い て regards 覚 に 検 check す る こ と に よ っ て, various デ ー タ の 頼 sex を confirmation letter し た. ISO - seq デ ー タ か ら, 271 か の ORF を more than 2 つ も つ ポ リ シ ス ト ロ ニ ッ ク リ ー ド ス ル ー mRNA を planning write す る ゲ ノ を ム parts with fixed し た. Youdaoplaceholder0 a それら, upf1-1 variant にお て て, wild-type plant よ く検 mostly く検 された. さ ら に, そ れ ら の ゲ ノ ム parts の う ち 158 か に お い て, but 伝 between ス プ ラ イ シ ン グ が 検 out さ れ た. リ ー ド ス ル ー planning write や heritage 伝 child between ス プ ラ イ シ ン グ の は cyan light irradiation に 応 answer し て 検 out さ れ る tendency が み ら れ た. シ ー ク エ ン ス デ ー タ の parsing か ら, ポ リ シ ス ト ロ ニ ッ ク mRNA に exist on す る 2 つ の ORF が ほ と ん ど turn 訳 さ れ て い な い こ と が わ か っ た. こ れ ら の results か ら, ポ リ シ ス ト ロ ニ ッ ク mRNA は, 1 つ の ORF の termination コ ド ン と 2 つ の ORF の turn 訳 state が destiny decided factor と な り, NMD に よ っ て decomposition さ れ る こ と が わ か っ た. The research results of て を and the original paper と て て are presented in the form of た.

项目成果

遺伝子間スプライシングによるリードスルー転写物はNMDの標的となる

基因间剪接导致的通读转录本是 NMD 的目标

• 发表时间: 2023
• 作者: 栗原 志夫;蒔田 由布子;河内 正治;蔭山 杏実;栗山 朋子;松井 南
• 通讯作者: 松井 南

光受容によるリボソーム生合成関連遺伝子の翻訳活性機構 －植物の新たな成長制御の解明へ－

通过光感受翻译激活核糖体生物发生相关基因的机制 - 阐明植物中新的生长控制 -

Intergenic splicing-mediated readthrough transcripts are eliminated by NMD in Arabidopsis.

在拟南芥中，基因间剪接介导的通读转录本被 NMD 消除。

• 发表时间: 2023
• 作者: Kurihara Y;Makita Y;Kawauchi M;Kuriyama T;Matsui M.
• 通讯作者: Matsui M.

Transcriptional activation of ribosome-related genes at initial photoreception is dependent on signals derived from both the nucleus ans the chloroplants in Arabidopsis thaliana.

初始光接收时核糖体相关基因的转录激活取决于来自拟南芥细胞核和叶绿植物的信号。

• DOI: 10.1007/s10265-022-01430-8
• 发表时间: 2023
• 期刊: J. Plant Res.
• 作者: Akagi;C.;Kurihara;Y.;Makita;Y.;Kawaguchi;M.;Tsuge;T.;Aoyama;T.;Matsui;M.
• 通讯作者: M.

未知の転写・転写後制御を解明 －遺伝子間スプライシングによる転写物蓄積を抑制－

阐明未知的转录和转录后调控 - 抑制基因间剪接引起的转录物积累 -