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

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。

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。