遺伝子発現における翻訳制御の重要性を解明 ～日周的な遺伝子発現を司る新たなメカニズムを提案～
ポイント
・明暗条件下におけるmRNA量・翻訳量の時系列データの取得に成功。
・日周変動パターンを示す遺伝子の7割が翻訳制御を受ける可能性を発見。
・翻訳の日周変動のメカニズムの１つとして、mRNA上の制御因子を介することを示唆。
概要
北海道大学大学院理学研究院の千葉由佳子准教授（現・教授）、大学院生命科学院博士課程の青山 悠氏、東京大学大学院新領域創成科学研究科の荒江星拓博士研究員、北海道大学大学院農学研究院の内藤 哲名誉教授、東京大学大学院農学生命科学研究科の反田直之助教（現・大阪公立大学農学研究科 助教）らの研究グループは、遺伝子発現の日周変動において翻訳制御が大きな役割を果たすことを明らかにしました。
植物は地球の回転運動に伴う光・温度・季節変化などに対し、遺伝子発現の日周変動を介してうまく適応しています。遺伝子発現の日周変動は約24時間周期を持つ体内時計と環境シグナルに対しての応答により制御されており、DNAからメッセンジャーRNA (mRNA) に情報が写し取られる転写制御についてのメカニズムは広く明らかになっています。しかしながら、mRNAからタンパク質が作られる翻訳段階の制御についてはまだ多くが明らかになっていませんでした。
今回、研究グループは、遺伝子発現の日周変動に対する翻訳制御の影響を明らかにするために、明暗条件下で生育されたモデル植物シロイヌナズナを用いてmRNA量と翻訳量の時系列データを取得しました。その結果、今回の解析で同定された日周変動遺伝子のうち71%が翻訳制御を受けていることを示しました。また、日周的な翻訳制御のメカニズムとして、mRNA上に存在する制御因子である『上流ORF』を介している可能性を見出しました。本研究は植物における翻訳制御の多様性と重要性を示し、遺伝子発現の日周変動についてさらなる知見を提供するものです。
本研究成果は2024年3月18日、The Plant Journal誌にオンライン公開されました。
論文情報
論文名
Impact of translational regulation on diel expression revealed by time-series ribosome profiling in Arabidopsis（シロイヌナズナにおいて時系列リボソームプロファイリングにより明らかにされた日周発現に対する翻訳制御の影響）
著者名
青山 悠1†、荒江 星拓2†、山下 由衣3、豊田 敦4、内藤 哲3、反田 直之5、千葉 由佳子1,6（1北海道大学大学院生命科学院、2東京大学大学院新領域創成科学研究科、3北海道大学大学院農学研究院、４国立遺伝学研究所先端ゲノミクス推進センター、5東京大学大学院農学生命科学研究科、6北海道大学大学院生命科学院、†共同第一著者）
雑誌名：The Plant Journal（英国植物科学専門誌）
DOI：https://doi.org/10.1111/tpj.16716
公表日：2024年3月18日（オンライン公開）
お問い合わせ先
北海道大学大学院理学研究院 教授 千葉 由佳子
メール：yukako@sci.hokudai.ac.jp