植物における上流ＯＲＦを介して無機栄養を感知する翻訳制御機構の研究

植物通过上游ORF感知无机养分的翻译控制机制研究

• 批准号: 19J10896
• 负责人: 林 憲哉
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J10896/
• 关键词: 上流ORF; 新生ペプチド; リボソームの停滞; マグネシウム; 翻訳制御; シロイヌナズナ

(1) マグネシウムと上流ORF のペプチドがリボソームを停滞させる機構の解明1-1 上流ORFのペプチドを介したマグネシウムに応答したMTIP1の発現抑制について、今年度は論文投稿に向けてプロトプラストを用いた一過的発現系において以下の解析を行なった。1) MTIP1の上流ORFが発現抑制を起こすマグネシウム濃度の範囲を解析した。その結果、MTIP1の上流ORFはマグネシウムの欠乏と十分条件の間でマグネシウム濃度が変化した際にMTIP1の発現を制御することを示した。2) シス-トランス解析により、上流ORFのペプチドはマグネシウムに応答した発現抑制においてシスに作用することを示した。3) 前年度に同定したMTIP1の上流のペプチド配列の中でマグネシウム応答に重要なアミノ酸残基について同義置換解析を行った。この結果から、マグネシウムへの応答においてはこれらの残基のmRNA上の塩基配列ではなく、コードするアミノ酸が重要であることを示した。 4) リボソーム停滞を引き起こす上流ORFを持つシロイヌナズナとサイトメガロウイルスの遺伝子の5´非翻訳領域がマグネシウムに応答した発現抑制を起こすかを調べた。この解析から、マグネシウムに応答した発現抑制はMTIP1の上流ORFのペプチドに特異的な発現制御機構であることを示した。(2) 無機栄養を感知して翻訳を制御する上流ORF の新規探索昨年度、ポプラとトマトの12の遺伝子の上流ORFを解析し、6つの遺伝子の上流ORFにコードされるペプチドが主要ORFの翻訳を抑制することを示した。この中で亜鉛の輸送体をコードする遺伝子の上流ORFについて、培地中の亜鉛の濃度の変化が主要ORFの発現に影響するかをプロトプラストで検証した。しかし、亜鉛濃度の変化に応答したレポーター遺伝子の発現量の変化は認められなかった。

(1) 阐明镁和 ORF 上游肽阻碍核糖体的机制 1-1 今年，我们将研究通过上游 ORF 中的肽抑制 MTIP1 表达，使用原生质体准备论文的提交在过度表达系统中进行了以下分析。 1)我们分析了MTIP1上游ORF抑制其表达的镁浓度范围。结果表明，当镁浓度在缺镁和充足条件之间变化时，MTIP1的上游ORF控制MTIP1的表达。 2)顺反分析表明上游ORF中的肽以顺式作用抑制镁响应的表达。 3)对前一年鉴定的MTIP1上游肽序列中对镁反应重要的氨基酸残基进行同义替换分析。这些结果表明，编码的氨基酸，而不是 mRNA 上这些残基的核苷酸序列，在镁的反应中很重要。 4) 我们研究了拟南芥和巨细胞病毒基因的 5' 非翻译区（其上游 ORF 会导致核糖体停滞）是否会响应镁而抑制表达。该分析表明，镁响应的表达抑制是 MTIP1 上游 ORF 中肽特异的表达控制机制。 (2)新寻找感知无机养分和控制翻译的上游ORF去年，我们分析了杨树和番茄中12个基因的上游ORF，发现6个基因上游ORF编码的肽被翻译成主要ORF。显示出抑制对于编码锌转运蛋白的基因的上游ORF，我们在原生质体中验证了培养基中锌浓度的变化是否影响主要ORF的表达。然而，没有观察到报告基因的表达水平因锌浓度的变化而变化。

项目成果

Comprehensive genome-wide identification of angiosperm upstream ORFs with peptide sequences conserved in various taxonomic ranges using a novel pipeline, ESUCA

使用新型流程 ESUCA 对被子植物上游 ORF 进行全面的全基因组鉴定，其中肽序列在各种分类范围内保守

• DOI: 10.1186/s12864-020-6662-5
• 发表时间: 2020
• 影响因子: 4.4
• 作者: Takahashi Hiro;Hayashi Noriya;Hiragori Yuta;Sasaki Shun;Motomura Taichiro;Yamashita Yui;Naito Satoshi;Takahashi Anna;Fuse Kazuyuki;Satou Kenji;Endo Toshinori;Kojima Shoko;Onouchi Hitoshi
• 通讯作者: Onouchi Hitoshi

Genome-wide identification of Arabidopsis non-AUG-initiated upstream ORFs with evolutionarily conserved regulatory sequences that control protein expression levels

拟南芥非 AUG 起始上游 ORF 的全基因组鉴定，其具有控制蛋白质表达水平的进化保守调控序列

• DOI: 10.1101/2021.03.25.436978
• 发表时间: 2021
• 作者: Yuta Hiragori; Hiro Takahashi; Noriya Hayashi; Shun Sasaki; Kodai Nakao; Taichiro Motomura; Yui Yamashita; Satoshi Naito; View ORCID ProfileHitoshi Onouchi
• 通讯作者: View ORCID ProfileHitoshi Onouchi

Comprehensive genome-wide identification of angiosperm upstream ORFs with peptide sequences conserved in various taxonomic ranges using a novel pipeline, ESUCA

使用新型流程 ESUCA 对被子植物上游 ORF 进行全面的全基因组鉴定，其中肽序列在各种分类范围内保守

• DOI: 10.1186/s12864-020-6662-5
• 发表时间: 2020
• 影响因子: 4.4
• 作者: Takahashi Hiro;Hayashi Noriya;Hiragori Yuta;Sasaki Shun;Motomura Taichiro;Yamashita Yui;Naito Satoshi;Takahashi Anna;Fuse Kazuyuki;Satou Kenji;Endo Toshinori;Kojima Shoko;Onouchi Hitoshi
• 通讯作者: Onouchi Hitoshi

上流 ORF の新生ペプチドを含む翻訳複合体が細胞内のマグネシウム 濃度を感知して翻訳を制御する

上游 ORF 中含有新生肽的翻译复合物可感知细胞内镁浓度并控制翻译。

• 发表时间: 2020
• 作者: 林 憲哉; 佐々木駿;平郡 雄太;Zhihang Feng; 藤原徹; 渡部 敏裕; 高橋 広夫; 山下 由衣; 内藤 哲; 尾之内 均
• 通讯作者: 尾之内 均

Genome-wide identification of Arabidopsis non-AUG-initiated upstream ORFs with evolutionarily conserved regulatory sequences that control protein expression levels

拟南芥非 AUG 起始上游 ORF 的全基因组鉴定，其具有控制蛋白质表达水平的进化保守调控序列

• DOI: 10.1101/2021.03.25.436978
• 发表时间: 2021
• 作者: Yuta Hiragori; Hiro Takahashi; Noriya Hayashi; Shun Sasaki; Kodai Nakao; Taichiro Motomura; Yui Yamashita; Satoshi Naito; View ORCID ProfileHitoshi Onouchi
• 通讯作者: View ORCID ProfileHitoshi Onouchi