植物免疫におけるＭＡＰキナーゼカスケードの活性化機構の解明

• Project/Area Number: 14J07373
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied molecular and cellular biology
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: 山田 健太 近畿大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2015: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: MAPキナーゼカスケード / RLCK / リン酸化 / キチン

Outline of Annual Research Achievements

MAPKカスケードは、植物免疫において重要なシグナル伝達機構である。しかし、細胞膜に局在する病原菌認識受容体からMAPKカスケードへのシグナル伝達のメカニズムは明らかにされていない。申請者らはこれまでに、シロイヌナズナのキチン認識受容体であるCERK1と相互作用する因子として、RLCKであるPBL27を同定した。また、PBL27と相互作用するMAPKKKとして、MAPKKK5を同定することに成功している。PBL27はMAPKKK5のC末端領域を直接リン酸化することで、MAPKカスケードへシグナルを伝達していることが明らかになった。さらに、MAPKKK5が下流に存在するMAPKKであるMKK4/5を直接リン酸化することも明らかにしており、シロイヌナズナではPBL27を介したリン酸化リレーによる一連のキチンシグナル伝達系が存在していることが明らかとなった（Yamada et al. 2016）。
さらに、イネにおいて、PBL27のオルソログであるOsRLCK185がキチン応答に重要な役割を果たしていることがこれまでに明らかとなっている。申請者らは、シロイヌナズナMAPKKK5のイネのオルソログであるOsMAPKKK18が、OsRLCK185と相互作用することを見出した。in vitroにおける解析の結果、OsRLCK185がOsMAPKKK18のN末端ドメインとC末端ドメインを直接リン酸化することが明らかとなり、OsRLCK185がキチンシグナルを直接MAPKカスケードへ伝達していることが明らかとなった。
以上の結果から、イネとシロイヌナズナにおいて、MAPKカスケードを介したキチンシグナル伝達機構が高く保存されていることが明らかとなった。また、細胞膜受容体からMAPKカスケードへのシグナル伝達において、RLCKが重要な役割を果たしていることが示唆された。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Conservation of chitin-induced MAPK signaling pathways in rice and Arabidopsis (2017)
  • Author(s): Yamada K, Yamaguchi K, Yoshimura S, Terauchi A, Kawasaki T
  • Journal Title: Plant Cell Physiol Volume: 印刷中 Issue: 6 Pages: 993-1002
  • DOI: 10.1093/pcp/pcx042
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The Arabidopsis CERK1-associated kinase PBL27 connects chitin perception to MAPK activation (2016)
  • Author(s): Yamada K, Yamaguchi K, Shirakawa T, Nakagami H, Mine A, Ishikawa K, Fujiwara M, Narusaka M, Narusaka Y, Ichimura K, Kobayashi Y, Matsui H, Nomura Y, Nomoto M, Tada Y, Fukao Y, Fukamizo T, Tsuda K, Shirasu K, Shibuya N, Kawasaki T
  • Journal Title: The EMBO Journal Volume: 35(22) Issue: 22 Pages: 2468-2483
  • DOI: 10.15252/embj.201694248
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Selective regulation of the chitin-induced defense response by the Arabidopsis receptor-like cytoplasmic kinase PBL27 (2014)
  • Author(s): Shinya, T., Yamaguchi, K., Desaki, Y., Yamada, K., Narisawa, T., Kobayashi,Y., Maeda, K., Suzuki, M., Tanimoto, T., Takeda, J., Nakashima, M., Funama, R., Narusaka, M., Narusaka, Y., Kaku, H., Kawasaki, T., and Shibuya, N.
  • Journal Title: The Plant Journal Volume: 79 Issue: 1 Pages: 56-66
  • DOI: 10.1111/tpj.12535
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Conservation of chitin-induced MAPK activation mechanisms between rice and Arabidopsis (2017)
  • Author(s): Kenta Yamada, Koji Yamaguchi, Akira Terauchi, Satomi Yoshimura, Tsutomu Kawasaki.
  • Organizer: 第５8回 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] シロイヌナズナのキチン応答における CERK1-PBL27-MAPKKK5シグナル伝達機構の解明 (2016)
  • Author(s): 山田 健太、山口 公志、中神 弘史、藤原 正幸、市村 和也、深溝 慶、澁谷 直人、川崎 努
  • Organizer: 新学術領域研究・植物細胞壁機能若手ワークショップ
  • Place of Presentation: KKRホテル熱海 (静岡県熱海市)
  • Year and Date: 2016-10-02
• [Presentation] Conservation of chitin-induced MAPK activation mechanisms between rice and Arabidopsis (2016)
  • Author(s): Kenta Yamada, Koji Yamaguchi, Akira Terauchi, Kazuya Ishikawa, Tsutomu Kawasaki
  • Organizer: 2016 IS-MPMI XVII Congress
  • Place of Presentation: Oregon Convention Center (America, Oregon)
  • Year and Date: 2016-07-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] キチン信号伝達系におけるCERK1- PBL27- MAPKKK5のリン酸化リレーの解明 (2016)
  • Author(s): 山田 健太、 山口 公志、 白川 友美、 中神 弘史、 藤原 正幸、 市村 和也、 深溝 慶、 渋谷 直人、 川崎 努
  • Organizer: 平成28年度日本植物病理学会大会
  • Place of Presentation: 岡山コンベンションセンター (岡山)
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] PBL27 directly phosphorylates MAPKKK5 to regulate activation of MAPK in chitin signaling (2016)
  • Author(s): Kenta Yamada, Koji Yamaguchi, Tomomi Shirakawa, Hirofumi Nakagami, Masayuki Fujiwara, Kazuya Ichimura, Tamo Fukamizo, Naoto Shibuya, Tsutomu Kawasaki
  • Organizer: 第５７回 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学 (岩手)
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] PBL27, a member of RLCKs, directly transduces immune signal from chitin receptor to MAPK cascade in plant immunity (2015)
  • Author(s): Kenta Yamada, Koji Yamaguchi, Tomomi Shirakawa, Kazuya Ishikawa, Mari Narusaka, Yoshihiro, Narusaka, Kazuya Ichimura, Tamo Fukamizo, Naoto Shibuya, Tsutomu Kawasaki
  • Organizer: The 26th International Conference on Arabidopsis Research (ICAR 2015)
  • Place of Presentation: Palais des Congres (France)
  • Year and Date: 2015-07-05
• [Presentation] PBL27はMAPKKKをリン酸化することでCERK1によるシグナルをMAPKカスケードへ伝達する (2015)
  • Author(s): 山田 健太、山口 公志、白川 友美、石川 和也、鳴坂 真理、鳴坂 義弘、市村 和也、深溝 慶、渋谷 直人、川崎 努
  • Organizer: 平成27年度 日本植物病理学会創立100周年記念大会
  • Place of Presentation: 明治大学（東京）
  • Year and Date: 2015-03-28 – 2015-03-31
• [Presentation] キチン信号伝達系におけるMAPKKKの活性化の遺伝学的解析 (2015)
  • Author(s): 白川 友美、 山口 公志、 山田 健太、 市村 和也、 藤原 正幸、 深溝 慶、 川崎 努
  • Organizer: 平成27年度 日本植物病理学会創立100周年記念大会
  • Place of Presentation: 明治大学（東京）
  • Year and Date: 2015-03-28 – 2015-03-31
• [Presentation] PBL27 directly phosphorylates MAPKKK to activate MAPK cascade in chitin response (2015)
  • Author(s): 山田 健太、山口 公志、白川 友美、石川 和也、市村和也、深溝 慶、渋谷 直人、川崎 努
  • Organizer: 第５６回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] MAPキナーゼカスケードを介した免疫シグナル伝達機構の解明 (2014)
  • Author(s): 山田 健太、山口 公志、白川 友美、石川 和也、鳴坂 真理、鳴坂 義弘、市村和也、深溝 慶、渋谷 直人、川崎 努
  • Organizer: 新学術領域 若手ワークショップ
  • Place of Presentation: 阿蘇プラザホテル(熊本)
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] 植物免疫におけるMAPKKKの活性化機構の解析 (2014)
  • Author(s): 白川友美、山口公志、山田健太、市村和也、深溝慶、川﨑努
  • Organizer: 2014年度日本農芸化学会関西支部大会（第486回講演会）
  • Place of Presentation: 奈良先端科学技術大学院大学(奈良)
  • Year and Date: 2014-09-19 – 2014-09-20
• [Presentation] AtRLCK1によるMAPKKKaを介したキチン認識時のMAPキナーゼの活性化機構の解析 (2014)
  • Author(s): 山口公志、山田健太、白川友美、石川和也、鳴坂真理、鳴坂義弘、市村和也、深溝慶、川﨑努
  • Organizer: 平成26年度 日本植物病理学会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • Year and Date: 2014-06-02 – 2014-06-04