プラスチドリボソームストレス応答機構の解明

质体核糖体应激反应机制的阐明

• 批准号: 22K06286
• 负责人: 堀口 吾朗
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Rikkyo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06286/
• 关键词: シロイヌナズナ; プラスチド; リボソーム; リボソームストレス応答; NAC型転写因子; RFC3; SPRT1; SZK1

本研究では、植物が持つ真核型リボソーム、プラスチドリボソームの異常に伴うストレス応答の分子機構を明らかにする。真核型リボソーム、プラスチドリボソームに対応するストレス応答をそれぞれeukaryotic ribosome stress response (e-RSR), plastid RSR (p-RSR)と呼ぶ。まず、p-RSRに関与する新規因子を見出すため、シロイヌナズナのp-RSRを示す変異株であるrfc3のサプレッサー変異株10系統を用いて次世代シークエンス解析を行った。その結果、プラスチド内プロテオームの恒常性やRNA代謝に関与する因子の変異が見出された。これらの変異がrfc3サプレッサーの原因遺伝子であるか、検証を進めることでp-RSRの遺伝的概要を知ることができる。次に、rfc3サプレッサーから見出されたプラスチドタンパク質SPRT1の相互作用因子を生化学的に解析するため、p35S::SPRT1-GFP/rfc3 sprt1の作出を進めた。形質転換当代では強いGFP蛍光が認められたものの、次世代では遺伝子サイレンシングが生じたため、適切なプロモーターを用いてSPRT-GFPを発現させる系統を再度作成する必要がある。p-RSRの動態を生化学的に解析するための予備実験として、野生型植物を翻訳阻害剤で処理しp-RSRの正の制御を行うNAC型転写因子遺伝子SZK1の発現上昇を解析した。原核型翻訳阻害剤のエリスロマイシンを含む培地で生育させると、SZK1の発現レベルが約12倍上昇した。一方、5日間生育させた植物に対しエリスロマイシン処理を行っても、SZK1は約4倍にしか誘導されなかった。この結果はp-RSRは全身的ではなく分裂組織などで局所的に誘導される可能性を示唆し、p-RSRの解析を進めるための材料や処理条件の最適化を行う上で重要な知見が得られた。

这项研究揭示了与植物所拥有的真核核糖体和质子体中异常相关的压力反应的分子机制。对应于真核核糖体和质体核糖体的应力反应分别称为真核核糖体应激反应（E-RSR）和质体RSR（P-RSR）。首先，为了找到涉及P-RSR的新因素，使用10种抑制剂突变体RFC3进行了下一代测序分析，RFC3是一种突变菌株，在拟南芥中表现出P-RSR。结果，发现了涉及脂肪内蛋白质组稳态和RNA代谢的因素的突变。通过进一步测试这些突变是否是RFC3抑制剂的致病基因，我们可以学习P-RSR的遗传概述。接下来，为了生化分析RFC3抑制器中质体蛋白SPRT1的相互作用因子，我们开始创建P35S :: SPRT1-GFP/RFC3 SPRT1。尽管在当前转化中观察到了强大的GFP荧光，但在下一代中发生了基因沉默，因此有必要使用适当的启动子来重新创建表达SPRT-GFP的线。作为生物化学分析P-RSR动力学的初步实验，我们分析了NAC型转录因子基因SZK1的表达升高，该转录因子基因SZK1使用翻译抑制剂治疗野生型植物，并积极调节P-RSR。含有脑脑翻译抑制剂红霉素的培养基中的生长增加了SZK1的表达水平约为12倍。另一方面，即使红霉素用生长5天的植物处理，SZK1也仅诱导大约四倍。这些结果表明，P-RSR可以在分生组织中而不是系统性诱导，并提供了优化材料和加工条件以推动P-RSR分析的重要发现。

项目成果

地上部ヘムシグナルはpre-mRNAスプライシング制御を介して側根形態を制御する地上部ヘムシグナルはpre-mRNAスプライシング制御を介して側根形態を制御する

地上血红素信号通过前 mRNA 剪接控制控制侧根形态 地上血红素信号通过前 mRNA 剪接控制控制侧根形态

• 发表时间: 2023
• 作者: 高柳 なつ;荒江 星拓;高橋 洋和;清水 隆之;堀口 吾朗;相田 光宏;深城 英弘;増田 建;大谷 美沙都
• 通讯作者: 大谷 美沙都

植物の細胞能制御に関わるNAC転写因子群の機能解析

NAC转录因子参与调节植物细胞性能的功能分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 中塚星来;秋吉信宏;高柳なつ;向井麻衣;平尾明日香;堀口吾朗;伊藤正樹;杉山宗隆;出村拓;大谷美沙都
• 通讯作者: 大谷美沙都

立教大学理学部生命理学科植物分子発生学研究室

立教大学理学院生命科学系植物分子胚胎实验室

ヘムシグナルによる側根形態制御にはpre-mRNAスプライシング制御が介在する

血红素信号对侧根形态的控制是由前 mRNA 剪接控制介导的

• 发表时间: 2022
• 作者: 高柳 なつ;荒江 星拓;高橋 洋和;清水 隆之;堀口 吾朗;相田 光宏;深城 英弘;増田 建;大谷 美沙都
• 通讯作者: 大谷 美沙都