植物進化を通じた色素体RNA構造の保存性

色素体ゲノムは進化的に高度に保存されている。一次転写産物または成熟転写産物内のRNA構造は、RNAのプロセシング、安定性、翻訳に関する色素体での制御において中心的な役割を果たす。しかし、色素体の進化過程で選択されたRNA構造の実体と保存性は、依然としてほとんど解明されていない。本研究では、色素体ゲノム全体にわたって保存されたRNA二次構造を偏りなく探索する、共変動に基づく厳密なパイプラインを開発した。約14,000個の色素体ゲノムを解析し、信頼度の高い57種の保存構造からなるレパートリーを同定した。16S rRNA、tRNA、グループIIイントロン、3′末端ステムループなど、既知の機能クラスが検出され、ゲノム規模の解析が信頼できることが示された。さらに、psbN、clpP、atpFなどの主要な光合成関連遺伝子のUTRおよびイントロン内に新規の推定シス作用性構造を見いだすとともに、petBおよびpsbTに対する推定トランス作用性アンチセンスRNAを発見し、主要な制御機能を担う未同定要素の存在を示唆した。生体内RNAプロービング実験により、保存構造のほぼ半数がシロイヌナズナの色素体内で予測されたコンフォメーションをとることが実証された。本研究による包括的かつ厳密な色素体保存RNA構造アトラスは、色素体生物学における新たな制御機構の発見に向けた基盤を提供する。

https://doi.org/10.1101/2025.08.06.668526