植物オルガネラゲノム情報を維持するＲＮＡ編集機構の解明

阐明维持植物细胞器基因组信息的RNA编辑机制

基本信息

批准号：
23710220
负责人：
奥田賢治
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Chuo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

植物の細胞内小器官において、独自のゲノムを持つ葉緑体とミトコンドリアでは、RNA上でC塩基をUへと変換するRNA編集が高頻度で行われている。植物オルガネラのRNA編集についての研究では、RNA上に無数に存在するCのうち、特定のCのみが編集を受ける編集サイト認識の分子機構とそこに関わる編集装置の実体解明が課題となっている。前者の疑問はこれまでの研究から、PPR蛋白質が、個々の編集サイト周辺配列を特異的に認識していることで説明がつけられた。RNA編集に関わるPPR蛋白質の多くはそのC末端にDYWドメインと呼ばれる領域を持っている。DYWドメインはヒトRNA編集酵素の触媒部位と相同性を示す配列を含んでいることから、編集活性（CからUへの変換反応を触媒）の正体ではないかと考えられている。しかしながらDYWドメインがRNA編集に重要であるかどうかは明らかになっていない。本年度は、シロイヌナズナゲノム中に存在するDYWドメインのみを持つ蛋白質DYW1について遺伝学的に解析を行った。1）dyw1変異株についてRNA編集の状態を調べた結果、PPR蛋白質CRR4が関与する葉緑体ndhD-1サイトのRNA編集を特異的に欠損していることを明らかにした。2）dyw1変異株はcrr4変異株と同様の表現型を示すことを明らかにした。3）BIFC法により、CRR4とDYW1がin vivoで相互作用することを明らかにした。4）CRR4にDYW1を結合したCRR4-DYW1蛋白質をcrr4dyw1二重変異株で発現させた結果、野生株では40%程度のndhD-1サイトのRNA編集活性が増加回復（約90%）することを明らかにした。この成果により、長年謎となっている植物オルガネラRNA編集装置の本丸である編集酵素の正体の解明が大きく進むと考えられる。

在植物细胞内细胞器中，叶绿体和线粒体具有自己的基因组，经常用于在RNA上将C碱转换为U。在RNA上存在的无数CS中，对植物细胞器中RNA编辑的研究一直是阐明编辑位点识别的分子机制以及所涉及的编辑设备的挑战。先前的研究解释了以前的问题，因为PPR蛋白专门识别围绕各个编辑位点的序列。许多参与RNA编辑的PPR蛋白在其C末端都有一个名为DYW结构域的区域。由于DYW结构域包含与人RNA编辑酶催化位点同源的序列，因此被认为是编辑活性的真实本质（用于将C转换为U的催化）。但是，尚不清楚DYW域对于RNA编辑是否重要。今年，我们对DYW1进行了遗传分析，该蛋白质仅在拟南芥基因组中存在DYW结构域。 1）我们研究了DYW1突变株的RNA编辑状态，并发现它在叶绿体NDHD-1位点特别缺乏RNA编辑，其中涉及PPR蛋白CRR4。 2）揭示了DYW1突变菌株表现出与CRR4突变菌株相似的表型。 3）BIFC方法表明CRR4和DYW1在体内相互作用。 4）在野生菌株中，含有与CRR4结合的DYW1结合的CRR4-DYW1蛋白的表达增加了（约90％），并且在野性菌株中，NDHD-1位点的RNA编辑活性增加（约90％）。人们认为，该结果可以大大改善编辑酶的身份，这是植物OrganleRNA RNA编辑装置的主要原型，多年来一直是一个谜。