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

非AUG启动uORF响应植物环境胁迫翻译调控机制研究

• 批准号: 22KJ0031
• 负责人: 平郡 雄太
• 金额: $ 1.41万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0031/
• 关键词: 上流オープンリーディングフレーム（uORF）; 非AUG開始型コドン; ポリアミン生合成; 環境ストレス応答; 非AUG開始コドン; 植物の環境応答

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．

在2020财政年度鉴定出参与翻译控制的非杰出发起的UORF中，我们致力于1）阐明转化控制的机制，以及2）阐明编码多胺合酶的基因基因的非aug启动UORF的生理作用。多胺是各种生理课程的植物中的重要分子，例如对环境应激的反应。 1）直到2021财年的翻译控制机制的分析，使用MM2D培养的拟南芥细胞进行了分析，但是存在大量内部多胺的问题，并且很难检测到多胺添加的作用。从2022年开始，已经引入了使用拟南芥叶肉叶叶叶细胞原生质体的瞬时表达系统，从而使高灵敏度可以测量多胺对翻译的影响。该系统显示，除了2021年揭示的UORF和RNA二级结构外，新的Gug发射的UORF对于响应多胺的转化也是必需的。此外，发现它对两种类型的多胺类型的响应，这些聚胺与迄今为止使用的多胺不同。还发现，拟南芥以外的同源基因对多胺进行了类似的翻译控制，这表明这种机制的普遍性。 2。对生理作用的分析，以阐明通过基因组编辑获得多胺合酶基因的非augim启动的UORF和多胺合酶基因的RNA二级结构的生理作用，并通过基因组编辑获得了多个拟南芥thaliana，从而在非augiaug引起的UORF和二级结构中引入了突变。当翻译控制功能作为维持多胺稳态的反馈控制时，在基因组编辑中预计多胺的积累过多，但是在正常生长条件下未观察到明显的表达系统。此外，由于多胺的参与已显示会影响多项研究中报道的盐胁迫反应，因此我们对含有NaCl的培养基进行了基因组编辑的体的生长分析，但发现两者之间的生长之间没有发现两者之间的生长差异。

项目成果

Upstream open reading frame-mediated upregulation of ANAC082 expression in response to nucleolar stress in Arabidopsis

拟南芥中上游开放阅读框介导的 ANAC082 表达上调响应核仁应激

• DOI: 10.5511/plantbiotechnology.22.1215a
• 发表时间: 2023
• 期刊: Plant Biotechnology
• 影响因子: 1.6
• 作者: Sasaki S;Murakami T;Yasumuro M;Makita A;Oi Y;Hiragori Y;Watanabe S;Kudo R;Hayashi N;Ohbayashi I;Sugiyama M;Yamashita Y;Naito S;Onouchi H
• 通讯作者: Onouchi H