■■■ 現在の研究
〜植物の環境応答とRNA分解制御の研究〜
植物は様々な環境ストレスの下で生育しており,移動という手段を持たない分,それらに迅速に対処しなければなりません。 これには様々な遺伝子の発現調節が伴うことが知られていますが,これまでの研究のほとんどは,転写あるいは翻訳段階の制御に関するものでした。 しかしながら,リボザイムやリボスイッチの発見,さらに近年ではタンパク質をコードしない小分子RNAの研究が急速に進展し,遺伝子発現制御におけるRNAの重要性が見直されてきています。 特にmRNAの分解による遺伝子発現制御は,迅速な応答を必要とする場合に有効であると考えられます。 我々は植物における環境ストレス応答に注目し,mRNAの分解による制御がどのように関与しているのかを明らかにしたいと考えています。 当面の研究目標として,マイクロアレイを用いた網羅的解析により,ストレスに応答してmRNA安定性のレベルで制御されている遺伝子群を明らかにし,mRNA安定性制御の分子メカニズムの解明を目指しています。
参考論文:Chiba, Y., Mineta, K., Hirai, Y. M., Suzuki, Y., Kanaya, S., Takahashi, H., Onouchi, H., Yamaguchi, J., and Naito, S. Changes in mRNA stability associated with cold stress in Arabidopsis cells. Plant Cell Physiol., 54: 180-194 (2013) [link]
〜植物のもつポリA除去酵素の解析〜
真核生物のmRNA分解経路に関する研究は酵母で最も進んでいます。 mRNA分解の最初の段階は3’末端からポリAを除去する過程です。 その後,ポリAを失ったmRNAはキャップの除去を経て,5’側から分解されていくか,あるいは3’側からの分解が進行します(図2)。
参考論文:Suzuki, Y., Arae, T., Green, P. J., Yamaguchi, J., Chiba, Y.* AtCCR4a and AtCCR4b are involved in determining the poly(A) length of Granule-bound starch synthase 1 transcript and modulating sucrose and starch metabolism in Arabidopsis thaliana. Plant Cell. Physiol., 56: 863-874 (2015) [link]
■■■ これまでの研究
〜オオムギにおけるケイ酸吸収機構の解析〜
- アフリカツメガエルの卵母細胞を用いたアッセイ系で,HvLsi1は内向きのケイ酸輸送活性を,HvLsi2は外向きの輸送活性を示す。
- HvLsi1とHvLsi2は根で特異的に発現しており,HvLsi2の発現はケイ酸の添加に応答して低下する。
- HvLsi2の発現と品種間で見られるケイ酸の吸収量の違いには正の相関がある。
- HvLsi1とGFPの融合遺伝子を用いた一過的発現系で, HvLsi1が細胞膜に局在する。
- 抗体染色によってHvLsi1は根の表皮および皮層組織の細胞の遠心側に局在する。
- イネのLsi1プロモーターで制御されたHvLsi1がlsi1変異株において,ケイ酸の吸収量を増加させる。
参考論文:Yamaji, N., Chiba, Y., Ueno, N. M., and Ma, J.F.: Functional characterization of a silicon transporter gene implicated in Si distribution in barley. Plant Physiol., 160: 1491-1497 (2012) [link]
Chiba, Y. †, Mitani, N.†, Yamaji, N. and Ma, J. F. (†co-first authors): Identification of silicon efflux transporters in maize and barley reveals their different silicon uptake system from rice. Plant Cell, 21: 2133-2142(2009) [link]
Chiba, Y., Mitani, N.; Yamaji, N.; Ma, J. F: HvLsi1 is a silicon influx transporter in barley. Plant J., 57: 810-818 (2008) [link]
〜植物におけるmRNA安定性に関わるポリA除去の分子機構〜
- 大腸菌で発現させた組換えAtPARNがポリA除去活性を持つ。
- GFPとの融合遺伝子を用いた一過的発現系でAtPARNが核と細胞質の両方に存在する。
- AtPARN遺伝子ノックアウト変異株のホモ接合体が胚形成の段階で致死となる(図3)。
- AtPARN遺伝子は調べた限りすべての器官で発現する。

参考論文:Chiba, Y., Johnson, M.A., Lidder, P., Vogel, J.T., Van Erp, H., Green, P.J: AtPARN is an essential poly(A) ribonuclease in Arabidopsis. Gene, 328: 95-102. (2004) [link]
〜シスタチオニンγシンターゼ(CGS)遺伝子におけるmRNA安定性の自己制御〜

参考論文:Chiba, Y., Sakurai, R., Yoshino, M., Ominato, K., Ishikawa, M., Onouchi, H., Naito, S: S-Adenosyl-L-methionine is an effector in the posttranscriptional autoregulation of the cystathionine γ-synthase gene in Arabidopsis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100: 10225-10230 (2003) [link]
21. Chiba, Y., Ishikawa, M., Kijima, F., Tyson, R.H., Kim, J., Yamamoto, A., Nambara, E., Leustek, T., Wallsgrove, R.M. and Naito, S: Evidence for autoregulation of cystathionine γ-synthase mRNA stability in Arabidopsis. Science, 286: 1371-1374 (1999) [link]