植物のウイルス抵抗性におけるRNA分解経路の機能解析

RNA降解途径在植物抗病毒中的功能分析

• 批准号: 10J09702
• 负责人: 熊倉 直祐
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J09702/
• 关键词: Arabidopsis; exosome; virus; Arabodopsis; RNA; Virus; CMV; TuMV; amiRNA; RRP4; RRP41

植物はウイルスに対する抵抗性機構として、RNAサイレンシングを用いている。RNAサイレンシングはmRNAなどの内在性RNAを負に制御し発生や代謝で重要な役割を果たす一方で、ウイルスのゲノムRNAを分解し、ウイルスの増殖を抑制する機能も持っている。このRNAサイレンシングとは異なる植物が持つRNA分解機構として3'→5'RNA分解機構であるexosomeが近年見つかっているが、この機構とウイルスとの関係性は知られていない。そこで本研究ではexosomeがウイルスのゲノムRNAを分解するという仮説を検証することを第一の目的にした。検証方法は、exosome変異体にゲノムRNAを持つ植物ウイルス(CMV,TuMV,TCV)を接種し、その増殖を定量するというものである。本研究ではexosomeを構成する主要な3つの遺伝子、RRP4、RRP41、RRP44Aのノックダウン変異体の作成に成功した。これらの変異体に、上記のウイルスを接種したところ、予想と反してゲノムRNAの変化は観察されなかった。Exosomeは細胞質で増殖するRNAウイルスのゲノムRNA分解には関与しないことが示唆された。一方で、RRP4の局在を観察したところ、核に強い局在が観察された。また、RRP4、RRP41、RRP44Aノックダウン変異体において、rRNAや核内RNAの蓄積な異常がみられた。これらの事実から植物においてはExosomeが核内でRNA分解能を持つことを強く示唆する。以上のことより、植物のRNA exosomeは細胞質で増殖するRNAウイルスの分解には関与しないことが示唆された。一方で、核内への局在とRNA分解活性が観察された。これらのことより、RNA exosomeは核内で増殖するパラレトロウイルス(Cauliflower mosaic virusなど)の分解に関与することが予想される。

植物使用RNA沉默作为对病毒抗性的机制。 RNA沉默对内源性RNA（例如mRNA）进行负调节，并在发育和代谢中起重要作用，但也具有降解病毒基因组RNA和抑制病毒增殖的功能。最近发现了外泌体是一种与RNA沉默不同的3' - > 5'RNA降解机制，但该机制与该病毒之间的关系尚不清楚。因此，这项研究的主要目的是检验外泌体降解病毒基因组RNA的假设。验证方法涉及用植物病毒接种植物病毒的外泌体突变体（CMV，TUMV，TCV），并量化其增殖。在这项研究中，我们成功地创建了构成外泌体，RRP4，RRP41和RRP44A的三个主要基因的敲低突变体。这些突变体与上述病毒接种，与预期矛盾，没有观察到基因组RNA的变化。有人提出，外泌体不参与细胞质增殖的RNA病毒的基因组RNA降解。另一方面，当我们观察到RRP4的定位时，我们观察到核中有很强的定位。另外，在RRP4，RRP41和RRP44A敲除突变体中观察到累积RRNA和核RNA的异常。这些事实强烈表明，在植物中，外泌体在核中具有RNA分辨率。以上表明植物RNA外泌体不参与细胞质中生长的RNA病毒的降解。另一方面，观察到对核的定位和RNA降解活性。从这些发现中可以预期，RNA外泌体将参与核中生长的平行逆转录病毒（例如花椰菜镶嵌病毒）的降解。

项目成果

The analysis of RNA exosome subunits of Arabidopsis thaliana

拟南芥RNA外泌体亚基分析

• 发表时间: 2012
• 作者: 白井史人;長木誠司;ヘルマン・ゴチェフスキ;梶野絵奈;竹峰義和;伊藤由紀;岡野宏;中村仁;堀内彩紅;山上揚平;Naoyoshi Kumakura;Naoyoshi Kumakura;熊倉直祐;Naoyoshi Kumakura
• 通讯作者: Naoyoshi Kumakura

ウイルス抵抗性機構としてのRNA exosomeの解析

RNA外泌体作为病毒抵抗机制的分析

• 发表时间: 2013
• 作者: 熊倉直祐;大月陽路香;竹田篤史;渡邊雄一郎
• 通讯作者: 渡邊雄一郎

The analysis of the substrate recognition mechanisms of RNA exosome

RNA外泌体底物识别机制分析

• 发表时间: 2011
• 作者: 白井史人;長木誠司;ヘルマン・ゴチェフスキ;梶野絵奈;竹峰義和;伊藤由紀;岡野宏;中村仁;堀内彩紅;山上揚平;Naoyoshi Kumakura;Naoyoshi Kumakura;熊倉直祐;Naoyoshi Kumakura;Naoyoshi Kumakura
• 通讯作者: Naoyoshi Kumakura

Assessment of RNA exosome as a viral resistance factor

RNA 外泌体作为病毒抵抗因子的评估

• 发表时间: 2012
• 作者: Naoyoshi Kumakura;Atsushi Takeda and Yuichiro Watanabe
• 通讯作者: Atsushi Takeda and Yuichiro Watanabe

ウイルス抵抗性機構としてのRNA exosomeの機能解析

RNA外泌体作为病毒抵抗机制的功能分析

• 发表时间: 2013
• 作者: 白井史人;尾鼻崇;柴田康太郎;高岡智子;白井史人;熊倉直祐
• 通讯作者: 熊倉直祐