植物の成長段階における転写・翻訳開始点に依存したmRNAの運命決定の解明

阐明植物生长阶段依赖于转录/翻译起始位点的 mRNA 命运决定

基本信息

批准号：
22H02605
负责人：
栗原志夫
金额：
$ 11.23万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

项目摘要

植物は暗所で発芽し、光を受けて形態形成を変化させながら成長する。その成長につれて変化する mRNA の「翻訳」か「分解」か「保存」かの運命決定のメカニズムは不明な部分が多い。先行研究によって、暗所で発芽したシロイヌナズナ幼苗が青色光を受容すると、複数の遺伝子において転写開始点と翻訳開始点の位置変化が起こることがわかった。本研究では、成長に伴い変化する転写・翻訳開始点に依存的な mRNA 運命決定の解明を目指すことを目的とした。本年度では、暗所で発芽したシロイヌナズナ幼苗を青色光下に露光させてから0、3、24時間後のCAGE、RNA-seq、Ribo-seq（モノソームプロファイリングとダイソームプロファイリング）、TI-seqの解析によるシークエンスデータを取得してきた。さらに、ISO-seq解析を行い、完全長転写物の検出も行ってきた。それらの粗データをシロイヌナズナゲノムにマッピングを行い、ゲノムブラウザを用いて視覚的に検査することによって、各データの信頼性を確認した。ISO-seqデータから、271か所のORFを二つ以上もつポリシストロニックリードスルーmRNAを転写するゲノム部位を同定した。それらの一部は、upf1-1変異体において野生型植物よりも多く検出された。さらに、それらのゲノム部位のうち158か所において、遺伝子間スプライシングが検出された。リードスルー転写や遺伝子間スプライシングは青色光の照射に応答して検出される傾向がみられた。シークエンスデータの解析から、ポリシストロニックmRNA上に存在する2つ目のORFがほとんど翻訳されていないことがわかった。これらの結果から、ポリシストロニックmRNAは、1つ目のORFの終止コドンと2つ目のORFの翻訳状態が運命決定因子となり、NMDによって分解されることがわかった。この研究成果を、原著論文として発表した。

植物在黑暗中发芽，并随着变化的形态发生而生长。确定mRNA的命运的机制，无论在许多方面，随着其变化而变化的“翻译”，“降解”还是“保护”的机制。先前的研究表明，当在深色接受蓝光中发芽的拟南芥幼苗时，转录和翻译起始点的变化发生在多个基因中。这项研究旨在阐明依赖于转录和翻译起始点随着生长而变化的mRNA命运决策。今年，我们从CAGE，RNA-SEQ，Ribo-Seq（单体分析和雏菊分析）和Ti-Seq的分析中获取了序列数据，并在暴露于在蓝光下在深色光中发芽的拟南芥幼苗后。此外，进行了ISO-SEQ分析以检测全长转录本。将原油数据映射到拟南芥基因组，并使用基因组浏览器进行视觉检查以确认每个数据的可靠性。从ISO-SEQ数据中鉴定出具有两个或多个271个ORF的多相读取mRNA的基因组位点。在UPF1-1突变体中，其中一些比野生型植物多。另外，在这些基因组部位的158个位置检测到基因间剪接。响应于蓝光照射，可以检测到直通转录和基因间剪接。对序列数据的分析表明，几乎不会翻译出多用电话mRNA上的第二个ORF。这些结果表明，第一ORF的命运决定因素和第二个ORF的翻译状态使多重子公司mRNA降低。这项研究发现是作为原始作者的论文发表的。