植物の環境ストレスに応答した非AUG開始型uORFによる翻訳調節機構の研究

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令和２年度までに同定した翻訳制御に関わる非AUG開始型のuORFのうち，ポリアミン合成酵素をコードする遺伝子の非AUG開始型uORFについて，①翻訳制御の詳細な機構と②生理学的役割の解明に取り組んだ．ポリアミンは植物において環境ストレス応答など様々な生理学的課程に重要な分子である．①翻訳制御機構の解析令和３年度まで，シロイヌナズナのMM2d培養細胞を用いた解析を行ってきたが，内在のポリアミンが多くポリアミン添加による影響が検出されづらいという課題があった．令和４年度からはシロイヌナズナの葉肉細胞のプロトプラストを用いた一過的発現系を導入し，高感度でポリアミンによる翻訳への影響を測定できるようになった．この系により，令和３年度までに明らかになったuORFとRNA二次構造の他に，新たにGUG開始型uORFもポリアミンに応答した翻訳制御に必要であることが明らかになった．さらに今まで使用していたポリアミンとは異なる２種類のポリアミンに対しても応答することがわかった．また，シロイヌナズナ以外の相同遺伝子もポリアミンに応答した同様の翻訳制御を受けることがわかり，本機構の普遍性が示唆された．②生理学的役割の解析ポリアミン合成酵素遺伝子の非AUG開始型uORFやRNA二次構造による翻訳制御の生理学的役割を明らかにするため，ゲノム編集により非AUG開始型uORFおよび二次構造に変異を導入したシロイヌナズナを複数系統得た．翻訳制御がポリアミンの恒常性維持のためのフィードバック制御として機能している場合ゲノム編集体においてポリアミンの過剰蓄積が期待されるが，通常の生育条件では顕著な表現系は認められなかった．また，ポリアミンの関与が複数の研究により報告されている塩ストレス応答への影響をみるため，NaClを含む培地でのゲノム編集体の生育解析を行ったが，野生型との間で生育に差は見られなかった．