葉緑体mRNAの翻訳機構の解析

叶绿体mRNA翻译机制分析

• 批准号: 04J05643
• 负责人: 中村 崇裕
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J05643/
• 关键词: 葉緑体; 翻訳; DNAマイクロアレイ; タバコ

葉緑体は、光合成を行う植物固有の細胞小器官で、独自のゲノムとその遺伝子発現系を持つ。葉緑体遺伝子の発現における最終的なタンパク質合成量は、転写レベルやRNAの蓄積量にあまり影響を受けず、翻訳レベルに依ることが明らかにされているが、そのメカニズムは不明な点が多い。本研究は、葉緑体in vitro翻訳系(葉緑体抽出液で正確な蛋白質合成を行う反応系)、葉緑体DNAマイクロアレイ、in silico解析を用い、葉緑体mRNAの翻訳制御配列、及びそこに結合する因子を広域的に解析し、葉緑体の翻訳制御機構を明らかにすることを目的としている。昨年度は様々な生理的条件下で翻訳が活性化するmRNA群をクラス分けし、各クラスより5'UTRに存在する約20種類の保存配列を抽出した。本年度は、この保存配列が翻訳に必要な制御配列であることを明らかにするために、レポーター遺伝子の5'UTRに同定した保存配列を融合したコンストラクトを作製し、このコンストラクトの翻訳効率をタバコ葉緑体in vitro翻訳系を用いて検証した。その結果、同定したいくつかの保存配列が実際に翻訳制御配列として機能することを明らかにした。しかし、黄化葉(もやし、BY-2細胞)で翻訳されるmRNAから抽出した保存配列は緑葉から調製したin vitro翻訳系で機能しなかった。黄化葉では緑葉とは異なるシステムによって、翻訳が制御されるためだと考えられる。今年度は、黄化葉よりin vitro翻訳系を調製し、黄化葉での翻訳に機能する配列を検証した。その結果、いくつかの保存配列は実際に翻訳制御配列として機能することが明らかになった。解析を行った翻訳制御配列をプローブにして、その配列に特定機に結合する蛋白質をUVクロスリンク法で解析したところ、緑化葉、黄化葉で異なる分子量の蛋白質が検出された。本研究で得られた結果は、色素体の分化過程によって、異なる蛋白質によって、翻訳が制御されていることを示している。

Chloplasts是具有光合作用的地方性细胞器，并具有自己的基因组和基因表达系统。已经表明，在叶绿体基因表达期间的最终蛋白质合成量不受转录水平或RNA积累的显着影响，并且取决于翻译水平，但是该机制的机制尚不清楚。这项研究旨在广泛分析叶绿体mRNA的平移控制序列以及使用叶绿体在体外翻译系统（使用叶绿体提取物进行精确蛋白质合成的反应系统），叶绿素DNA微阵列进行准确的蛋白质合成的因素，并在硅片中进行硅片分析，并阐明粉碎机制的粉状控制机制。去年，我们对在各种生理条件下激活翻译的mRNA组进行了分类，并从每个类别中提取了大约20种类型的保守序列。在今年，为了澄清该保守的序列是翻译所需的控制序列，我们创建了一种构造，该构造融合了在报告基因的5'UTR中鉴定的保守序列，并且使用烟草叶绿体在体外翻译系统中验证了该构建体的翻译效率。结果表明，几个保守序列实际上是翻译控制序列的作用。然而，从翻译成黄色叶片（豆芽，By-2细胞）的mRNA中提取的保守序列在从绿叶制备的体外翻译系统中起作用。这被认为是因为翻译由与黄色叶子不同的绿叶不同的系统控制。今年，从泛黄的叶子制备了体外翻译系统，并验证了在淡黄叶子上的翻译中起作用的序列。结果表明，一些保守的序列实际上是翻译控制序列。当使用分析的翻译控制序列用作探针时，使用紫外线交联方法分析了与特定机器结合的蛋白质，在绿色和黄色的叶子中检测到具有不同分子量的蛋白质。这项研究中获得的结果表明，由于质体的分化过程，翻译受到不同蛋白质的调节。

项目成果

Transcript profiling on plastid tRNA-CCG knockout moss : construction of Physcomitrella patens plastid DNA microarray

质体 tRNA-CCG 敲除苔藓的转录谱分析：小立碗藓质体 DNA 微阵列的构建

• 发表时间: 2005
• 期刊: Plant Biology 7
• 作者: Takahiro Nakamura;Chika Sugiura;Yuki Kobayashi;Mamoru Sugita
• 通讯作者: Mamoru Sugita