イネのペンタトリコペプチドリピートタンパク質PPR756は、ミトコンドリアにおける複数のRNA編集に影響を与えて花粉の発生に関与していることを明らかにした

The Rice Pentatricopeptide Repeat Protein PPR756 Is Involved in Pollen Development by Affecting Multiple RNA Editing in Mitochondria.

• Qiannan Zhang
• Yanghong Xu
• Jishuai Huang
• Kai Zhang
• Haijun Xiao
• Xiaojian Qin
• Linlin Zhu
• Yingguo Zhu
• Jun Hu

抄録

陸上植物では、ペンタトリコペプチドリピート（PPR）タンパク質は、ミトコンドリアや葉緑体でのRNAの転写後処理に関与する大規模なファミリーを形成しており、植物の発生や進化適応に重要な役割を果たしている。これまでの研究で、多くのPPRタンパク質がオルガネラ遺伝子の編集に影響を与えていることが示されているが、イネではその詳細な特徴が明らかにされているものはほとんどなかった。本研究では、イネのPLS-EサブクラスPPRタンパク質であるPPR756が機能を喪失すると、ミトコンドリアの3つの遺伝子間でRNA編集イベントが停止することを明らかにした。また、PPR756の機能を失ったイネのPPRタンパク質は、C-to-U形質転換により、アミノ酸の保持能が低下し、花粉の発育不良の原因となることがわかった。さらに、PPR756は3つの標的遺伝子に直接結合し、3つのOsMORF（複数のオルガネラRNA編集因子）と相互作用することがわかった。OsMORF1, OsMORF8-1, OsMORF8-2の3つのOsMORFと直接相互作用することがわかった。また、ノックアウトされた植物では、生育初期に生長が遅れ、葉が青々とし、生殖期には花粉が不稔となり、種子の定着が低下することがわかった。これらの結果から、PPR756はイネの発生において、3種類の転写産物のRNA編集に関与し、エディトソームを介してOsMORFと協調する役割を果たしていることが明らかになった。

In land plants, the pentatricopeptide repeat (PPR) proteins form a large family involved in post-transcriptional processing of RNA in mitochondria and chloroplasts, which is critical for plant development and evolutionary adaption. Although studies showed a number of PPR proteins generally influence the editing of organellar genes, few of them were characterized in detail in rice. Here, we report a PLS-E subclass PPR protein in rice, PPR756, loss of function of which led to the abolishment of RNA editing events among three mitochondrial genes including , , and . Their defective C-to-U transformation then resulted in improper amino acid retention which could cause abortive pollen development. Furthermore, PPR756 could bind to the three target genes directly and interact with three OsMORFs (multiple organellar RNA editing factors): OsMORF1, OsMORF8-1, and OsMORF8-2. The knock-out plants of exhibited retarded growth and greener leaves during the early vegetative stages, along with sterile pollen and lower seed setting at the reproductive stage. These results established a role for PPR756 in rice development, participating in RNA editing of three various transcripts and cooperating with OsMORFs via an editosome manner in rice.

Copyright © 2020 Zhang, Xu, Huang, Zhang, Xiao, Qin, Zhu, Zhu and Hu.