Uncovering the role of miRNAs in unicellular organisms through the green alga Chlamydomonas

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マイクロRNA(miRNA)が遺伝子発現を制御する仕組みは始原真核生物で成立し、進化の過程で様々な生命現象を制御する役割を獲得してきた。多細胞モデル動植物ではmiRNAの具体的な役割がいくつか明らかになっているが、単細胞生物におけるそれは明らかでない。本研究では、単細胞緑藻クラミドモナスをモデルにmiRNAの標的遺伝子を同定し、その遺伝子の機能からmiRNAが制御する生命現象を解明することを目的としている。これまで、クラミドモナスmiRNAの制御標的遺伝子の探索の試みはいくつかあったが成功していない。相同性解析やmRNA-seqだけでなく、miRNAが結合したmRNA上のリボソーム数減少を想定したRibo-seq解析の報告等があるが、真にmiRNAが制御する遺伝子は同定できていない。また、miRNAの機能しない変異体の表現型解析を行っても、実験室内での培養環境では目に見える違いは見いだされず、表現型異常からmiRNAの機能を探ることも難しい。そこで本研究では、miRNAと複合体を形成するエフェクタータンパク質アルゴノート3(AGO3)のnon-RI CLIP-seq (Cross-Linking ImmunoPrecipitation sequencing)法により、クラミドモナスmiRNAの標的遺伝子を探索した。220を超える遺伝子がmiRNAによって制御される候補として検出され、さらにウエスタンブロットによるタンパク質解析を11のタンパク質について行い、野生型株とAGO3変異株におけるタンパク質の蓄積量を比較した結果、少なくとも２つについては明確にAGO3変異株で蓄積量が上昇していることが確かめられた。この２つのタンパク質は光合成に関わるものであった。