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植 物 の 時 間 情 報 を 司 る 遺 伝 子 発 現 の ネ ッ ト ワ ー ク 構 造 を 発 見
発表の概要：
名古屋大学•理化学研究所•科学技術振興機構の研究グループは、植物における時間情 報を司る遺伝子発現のネットワーク構造を発見しました。 概日時計に関わる PRR 遺伝 子群は、人類が原産地とは緯度が異なる地域に作物を育種するケースで重要な役割を果 たしてきた遺伝子群です。研究グループは、モデル植物のシロイヌナズナにおいて概日 時計機構に関わる「PRR5 タンパク質」と「ゲノムDNA 」との結合の領域とその結合度
を高速DNA シークエンサーにより決定しました。PRR5 はおよそ 60 の遺伝子座に昼 から夜半に結合し、これらの遺伝子の発現を抑制していました。PRR5 のターゲット遺
伝子の中には、組織の伸長、花成時期の決定、そして低温ストレスへの応答に対して重
情 報 を 司 る 遺 伝 子 発 現 の ネ ッ ト ワ ー ク 構 造(PRR5 - -さ ら に 下 流 の 遺 伝 子 群)は、植物が適切な時間に適切な高次生命現象を活性化するために獲得したものと考え
られます。本研究により、植物の時間環境への適応の理解が進み、また効率的な育種研 究の展開も期待されます。この成果は、米国科学アカデミー紀要(PNAS 誌)のオンライ
ン版10 月1 日午後3 時(米国東部時間)にて発表されます。
概日時計
T T G A T T C G G C A C G A T C T C A C A T T A T C T G
PRRs
PRRs 昼∼夜半
夜明け∼朝
オフモード
オンモード
低温ストレスへの応答 組織の伸長
花芽形成の制御 DNA
mRNA
鍵転写因子タンパク質 朝
夕 朝
夕
植 物 時 間 情 報 司 遺 伝 子 発 現 ッ ワ ー 構 発 見
古屋大学高等研究院•科学技術振興機構(JST さ け) 中道範人特任助教 大学大 学 院 生 命 農 学 研 究 科 神 岡 真 理 院 生 山 篠 貴 史 助 教 水 猛 教 授 大 学 大 学 院 生 命 理 学 研究科•JST ERATO 鈴木孝征講師 東山哲也教授 理化学研究所植物科学研究 ンター 木 羽 隆 敏 研 究 員 榊 原 均 ー プ タ ー 研 究 ー プ 植 物 一 日 時 間 情 報 司 遺 伝 子 発 現 ッ ワ ー 構 発 見 こ 植 物 時 間 環 境 へ 適 応 理 解 進 期 待 さ こ 成 果 米 国 科 学 ー 紀 要(PNAS )
ン ン 月 日午 3時(米国東部時間) 発表さ
ポイント
植物シ け 要 生理現象(花芽 形成 組織 伸長 温
へ 応答 ) 一日 う 特定 時間 見 組 分 ( )
背景
植 物 概 日 時 計 遺 伝 的 備 わ 一 日 時 間 測 取 機 構 研 究 ー プ
以前 シ 概日時計 運行 関わ タンパ 質群
PSEUDO-RESPONSE REGULATOR (PRR)フ ー 報告 い こ フ ー う PRR5 タンパ 質 昼 夜半 け 存在 そ 時間帯 時計機能 関
わ 働 古く 植物 け 要 生理現象(花芽 形成 組織 伸
長 温 へ 応答) 一日 う 特定 時間帯 こ 知
い こ 生 理 現 象 発 現 時 間 決 組 分 い せ
研究の内容
今回研究 ープ シ PRR5タンパ 質 自身 C末端 あ
ン構 通 生体内 DNA 結合 こ 見い さ こ 機能 着目
PRR5 生体内 結合 さ 作用 う 遺伝子領域 高 DNAシー エンサー 強制
的活性化型 PRR5 用い 解析 決定 こ 方法
そ60個 ぼ PRR5 直接的 ター ッ 遺伝子 見 こ 遺伝
子 多く PRR5 け くPRR7 PRR9 ター ッ さ い 60個 タ
ー ッ 遺 伝 子 発 現 抑 制 タ ン 昼 夜 半 い ( ) こ
時間帯 3 PRR 機能 い 時間 あ PRR こ 遺伝子
発現 タ ン 決 上 主要 抑制因子 振舞うこ 考え
さ PRR ター ッ 遺伝子 花成 時期 決定 組織 伸長 そ 温
へ 応 答 鍵 転 写 因 子 タ ン パ 質 ー い あ 概 日 時 計
こ 生理現象へ 制御経路 具体的 明 ( )
成果の意義
植 物 概 日 時 計 関 連 因 子 生 理 現 象 鍵 転 写 因 子 タ ン パ 質 発 現 直 制 御 こ そ 生 理 現 象 発 現 時 間 一 括 的 制 御 く 分
こ う 遺 伝 子 発 現 ッ ワ ー 構 分 子 的 起 源 異 時 計 持 生 物
種(昆虫や動物) 近年報告さ い 従 今回 発見 生命シ 収斂的
進化 側面 え い
人 類 原 産 地 異 緯 度 作 物 育 種 過 程 概 日 時 計 関 わ 遺 伝 子 変 異 選 抜 さ こ 分 い 今 回 発 見 育 種 過 程 要 あ ベ ン 分 子 生 物 学 的 裏 付 け 与 え こ 出 来 今 時 計 分 子 機 能 や ッ ワー 構 理解 踏 え 上 効率的 育種 期待
用語説明 概 日 時 計
地球上 多く 生物 見 遺伝的 備わ 自 的 約24時間周期 振動現 象 光 合 成 細 菌 ビ 昆 虫 動 物 植 物 い 広 範 生 物
こ 種 い 概日時計 担うタンパ 質分子 進化的 起源 異 チ ン 免 疫 沈 降 ッ プ 高 シ ー エ ン 法
生 体 内 い あ タ ン パ 質 上 結 合 置 網 羅 的 定 的 検 出 方法 目的タンパ 質 免疫沈降法 回収 タンパ 質 時 回収 DNA断 高 DNAシー エンサー 解読 こ タンパ 質 DNA 結合 検出
解 析
遺伝子 発現 網羅的 定 的 検出 方法 遺伝子情報 上 DNA
mRNA 経 タンパ 質(生命現象 担う実働因子)へ 変換さ
DNA 読 取 (転写さ )mRNA 定 的 検出 い
論文名
Norihito Nakamichi, Takatoshi Kiba, Mari Kamioka, Takamasa Suzuki, Takafumi Yamashino, Tetsuya Higashiyama, Hitoshi Sakakibara, Takeshi Mizuno “Transcriptional Repressor PRR5 Directly Regulates Clock-Output Pathways” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2012
今回 研究成果 概略
そ60個 ぼ PRR5 直接的 ター ッ 遺伝子情報 発現 昼〜夜半 け PRRs 抑え い ( フ ー ) 一方 夜明け〜朝 け PRRs
抑制 く ター ッ 遺伝子情報 発現 ( ン ー ) ター ッ
遺伝子情報 タンパ 質 翻訳さ こ タンパ 質 働 組織 伸長
花 芽 形 成 制 御 温 へ 応 答 い 高 次 生 命 現 象 特 定 時 間 帯 引 起こさ
PRRs PRRs
PRRs
低温ストレスへの応答 組織の伸長
花芽の形成 転写因子
概日時計
T T G A T T C G G C A C G A T C T C A C A T T A T C T G
夜 昼 夜 昼 夜
低温ストレスへの応答 PRRs
PRRs 昼∼夜半
夜明け∼朝
オフモード
オンモード
低温ストレスへの応答 組織の伸長
花芽形成の制御 DNA
mRNA
鍵転写因子タンパク質
朝
夕 朝
夕
