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Elucidation of the interaction mechanism between ER-plasma membrane contact sites and bacteria to confer broad-spectrum resistance

Research Project

Project/Area Number 22K14892
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 39040:Plant protection science-related
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

Ishikawa Kazuya  岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (10791642)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords植物病原細菌 / ER-細胞膜接着部位 / 病害抵抗性 / 大腸菌
Outline of Research at the Start

植物病による農作物の減収を防ぐべく、病害抵抗性機構の研究がなされているが、その多くは有効な病原体の種類が限定されている。申請者は、これまでの研究の過程で、ER(小胞体)-細胞膜接着部位と呼ばれる細胞内ドメインの構成因子を欠損した植物が、ウイルスに対して抵抗性を発揮することを発見し、さらに細菌に対しても抵抗性となることを示唆する実験結果を得た。そこで本研究では、広範な種類の病原体に対する抵抗性を植物に与える手法の開発に向けて、ER-細胞膜接着部位と相互作用する細菌種および細菌因子の同定を行い、ER-細胞膜接着部位を介した細菌感染の分子メカニズムを解明する。

Outline of Final Research Achievements

In the present study, I failed to identify the bacterial species that infect using the ER-plasma membrane contact sites. On the other hand, I developed a culture medium that mimics the plant environment to easily investigate bacterial factors responsible for growth in plants. Using this system, we successfully identified genes responsible for growth in the plant environment that are common to Escherichia coli and Pectobacterium carotovorum, a pathogen of soft rot disease on Brassica Furthermore, it was suggested that plant pathogenic bacteria acquire heme from plants in the same way as animal pathogenic bacteria. These developed techniques and findings contribute to elucidating the factors required for bacterial growth on plants.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発した植物環境を模倣した培地は、植物中での生育に必要な細菌因子の探索に用いることができる。また、植物病原細菌が動物病原細菌と同様に植物のヘムを収奪し利用している可能性が示唆されたことは非常に興味深い。ヘムは植物と細菌の双方に必須な補酵素である一方で、不足しがちな分子であることから病原体と動物宿主の間では、ヘムを巡る分子攻防が行われていることが知られている。広範な病原体に対する植物抵抗性の付与のターゲットとして、ヘムが有望であると考えられる。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 6 results) Presentation (17 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Bilirubin Distribution in Plants at the Subcellular and Tissue Levels2024

    • Author(s)
      Ishikawa Kazuya、Kodama Yutaka
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: - Issue: 5 Pages: 762-769

    • DOI

      10.1093/pcp/pcae017

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Knockout of adenylosuccinate synthase <i>purA</i> increases susceptibility to colistin in <i>Escherichia coli</i>2024

    • Author(s)
      Kano Tomonori、Ishikawa Kazuya、Furuta Kazuyuki、Kaito Chikara
    • Journal Title

      FEMS Microbiology Letters

      Volume: 371

    • DOI

      10.1093/femsle/fnae007

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Short‐chain fatty acids stimulate dendrite elongation in dendritic cells by inhibiting histone deacetylase2023

    • Author(s)
      Takuho Inamoto, Kazuyuki Furuta, Cheng Han, Mio Uneme, Tomonori Kano, Kazuya Ishikawa, Chikara Kaito
    • Journal Title

      The FEBS Journal

      Volume: 290 Issue: 24 Pages: 5794-5810

    • DOI

      10.1111/febs.16945

    • Related Report
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  • [Journal Article] Bilirubin is produced nonenzymatically in plants to maintain chloroplast redox status2023

    • Author(s)
      Ishikawa Kazuya、Xie Xiaonan、Osaki Yasuhide、Miyawaki Atsushi、Numata Keiji、Kodama Yutaka
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 9 Issue: 23

    • DOI

      10.1126/sciadv.adh4787

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Binding of Tau-derived peptide-fused GFP to plant microtubules in Arabidopsis thaliana2023

    • Author(s)
      Inaba Hiroshi、Oikawa Kazusato、Ishikawa Kazuya、Kodama Yutaka、Matsuura Kazunori、Numata Keiji
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 18 Issue: 6 Pages: e0286421-e0286421

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0286421

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Using the organelle glue technique to engineer the plant cell metabolome2023

    • Author(s)
      Ishikawa Kazuya、Kobayashi Makoto、Kusano Miyako、Numata Keiji、Kodama Yutaka
    • Journal Title

      Plant Cell Reports

      Volume: 42 Issue: 3 Pages: 599-607

    • DOI

      10.1007/s00299-023-02982-2

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  • [Journal Article] Knockout of ribosomal protein RpmJ leads to zinc resistance in Escherichia coli2023

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      Riko Shirakawa, Kazuya Ishikawa, Kazuyuki Furuta, Chikara Kaito
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 18 Issue: 3 Pages: e0277162-e0277162

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0277162

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  • [Journal Article] The endoplasmic reticulum membrane-bending protein RETICULON facilitates chloroplast relocation movement in Marchantia polymorpha2022

    • Author(s)
      Ishikawa Kazuya、Konno Ryota、Hirano Satoyuki、Fujii Yuta、Fujiwara Masayuki、Fukao Yoichiro、Kodama Yutaka
    • Journal Title

      The Plant Journal

      Volume: 111 Issue: 1 Pages: 205-216

    • DOI

      10.1111/tpj.15787

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  • [Journal Article] Organellar Glue: A Molecular Tool to Artificially Control Chloroplast-Chloroplast Interactions2022

    • Author(s)
      Ichikawa Shintaro、Kato Shota、Fujii Yuta、Ishikawa Kazuya、Numata Keiji、Kodama Yutaka
    • Journal Title

      ACS Synthetic Biology

      Volume: 11 Issue: 10 Pages: 3190-3197

    • DOI

      10.1021/acssynbio.2c00367

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  • [Journal Article] Live‐cell imaging of the chloroplast outer envelope membrane using fluorescent dyes2022

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      Ichikawa Shintaro、Ishikawa Kazuya、Miyakawa Hitoshi、Kodama Yutaka
    • Journal Title

      Plant Direct

      Volume: 6 Issue: 11

    • DOI

      10.1002/pld3.462

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  • [Journal Article] Knockout of ykcB , a Putative Glycosyltransferase, Leads to Reduced Susceptibility to Vancomycin in Bacillus subtilis2022

    • Author(s)
      Kazuya Ishikawa, Riko Shirakawa, Daiki Takano, Tomoki Kosaki, Kazuyuki Furuta, Chikara Kaito
    • Journal Title

      Journal of Bacteriology

      Volume: 204 Issue: 12

    • DOI

      10.1128/jb.00387-22

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  • [Presentation] 大腸菌のアデニロコハク酸合成酵素PurAの欠損は過分極を導くことで抗生物質感受性を変化させる2024

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      狩野智徳、石川一也、古田和幸、垣内力
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      日本薬学会第144年会
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    • Author(s)
      釆女美生、石川一也、古田和幸、垣内力
    • Organizer
      第17回細菌学若手コロッセウム
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      石川一也、山口咲季、古田和幸、垣内力
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      第35回微生物シンポジウム
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  • [Presentation] 大腸菌のAMP合成酵素PurAの欠損はコリスチン感受性化を導く2023

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      狩野智徳、石川一也、古田和幸、垣内力
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      第35回微生物シンポジウム
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  • [Presentation] リボソームタンパク質RpmJの欠損は亜鉛排出トランスポーターをタンパク質レベルで増加させる2023

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      白川璃子、石川一也、古田和幸、垣内力
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      白川璃子、石川一也、古田和幸、垣内力
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      第76回日本細菌学会関西支部総会
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      山口咲季、石川一也、古田和幸、垣内力
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      第46回日本分子生物学会年会
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      第46回日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] 枯草菌のべん毛モータータンパク質MotBが運動性とは無関係に抗菌薬の効果を増強する2023

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      釆女美生、石川一也、古田和幸、垣内力
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      第46回日本分子生物学会年会
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      白川璃子、小崎智己、石川一也、古田和幸、垣内力
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    • Author(s)
      石川一也、垣内力
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  • [Remarks] 岡山大学大学院医歯薬学総合研究科・薬学部 分子生物学分野ホームページ

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      http://www.pharm.okayama-u.ac.jp/lab/bunsei/

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  • [Remarks] 岡山大学大学院医歯薬学総合研究科・薬学部 分子生物学分野ホームページ

    • URL

      http://www.pharm.okayama-u.ac.jp/lab/bunsei/

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      2022 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2025-01-30  

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