植物の抵抗性蛋白質安定化制御機構の解明

• Project/Area Number: 23580068
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Plant pathology
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 門田 康弘 理化学研究所, 植物免疫研究グループ, 基礎科学特別研究員 (80548975)
• Project Period (FY): 2011
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2013: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2012: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2011: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 分子シャペロン / 抵抗性蛋白質 / 病害抵抗性 / 植物免疫 / 蛋白質複合体

Research Abstract

病原菌認識を担うResistance(R)蛋白質の働きにはRAR1-SGT1-HSP90複合体による制御が必須である。HSP90は分子シャペロンの1つで、コシャペロンと呼ばれる結合因子と協同してシグナル伝達系の制御因子(ホルモン受容体、キナーゼ、転写因子など)の構造形成や活性調節を行う。RAR1及びSGT1はHSP90のホモ二量体と結合し、さらにSGT1とHSP90はR蛋白質とも結合することから、RAR1及びSGT1はコシャペロンとしてHSP90と共にR蛋白質の構造形成や機能調節に関与していると考えられる。我々はSGT1のSGS domainに変異を持つ機能欠損変異体を多数同定しており、これら変異体はR蛋白質を安定化できず、病害抵杭性も低下する。このことはSGS domainがR蛋白質の制御に極めて重要であることを意味している。酵母ツーハイブリット法により、SGS変異体と大麦のR蛋白質であるMla1のLRRドメインとの結合を調べたところ、野生型では結合が見られたのに対してSGS変異体のいくつかでは明らかに結合が低下していた。このことから、SGSドメインとR蛋白質LRRドメインとの結合はR蛋白質の安定化及び病害抵抗性の誘導に重要な役割を果たすことが明らかになった。しかしながら、SGS変異体のいくつがはR蛋白質との結合は変わらなかったことから、SGSドメインはR蛋白質との結合だけでなく、未知の役割を持つことが示唆された。さらに、SGT1発現抑制植物にR蛋白質のドメインを発現したところ、SGT1はR蛋白質のN末端ドメイン及びNBS (Nucleotide binding site)ドメインの安定性に影響を与えないのに対し、LRRドメインの安定化に極めて重要であることが分かった。このことから、SGT1はR蛋白質のLRRドメインの構造安定化に関わっていることが強く示唆された。

Research Products

• [Journal Article] The HSP90 complex of plants (2012)
  • Author(s): Kadota, Y., Shirasu, K.
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Cell Research Volume: 1823 Issue: 3 Pages: 689-697
  • DOI: 10.1016/j.bbamcr.2011.09.016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphorylation-dependent differential regulation of plant growth, cell death and innate immunity by the regulatory receptor-like kinase BAK1." (2011)
  • Author(s): Ben Schwessinger
  • Journal Title: PLoS Genetics Volume: 7 Issue: 4 Pages: e1002046-e1002046
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1002046
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cryptogein-induced cell cycle arrest at G2 phase is associated with inhibition of cyclin-dependent kinases, suppression of expression of cell cycle-related genes and protein degradation in synchronized tobacco BY-2 cells (2011)
  • Author(s): Ohno, R., Kadota, Y., Fujii, S., Sekine, M., Umeda, M., Kuchitsu, K.
  • Journal Title: PLANT AND CELL PHYSIOLOGY Volume: 52 Issue: 5 Pages: 922-932
  • DOI: 10.1093/pcp/pcr042
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2011)
  • Author(s): 来須孝光、濱田晴康、杉山淑美、矢柄寿一、門田康弘、古市卓也、林晃之、梅村賢司、小松節子、宮尾安藝雄、廣近洋彦、朽津和幸
  • Journal Title: Negative feedback regulation of microbe-associated molecular pattern-induced cytosolic Ca^<2+> transients by protein phosphorylation Volume: 124巻 Issue: 3 Pages: 415-424
  • DOI: 10.1007/s10265-010-0388-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 動植物共通の免疫センサーの制御に働くタンパク質複合体 立体構造解析から機能に迫る (2011)
  • Author(s): 門田康弘
  • Journal Title: KAGAKU TO SEIBUTSU Volume: 49 Issue: 3 Pages: 154-156
  • DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.49.154
  • NAID: 10027898577
  • ISSN: 0453-073X, 1883-6852
• [Presentation] Relevance of tyrosine phosphorylation in Arabidopsis PAMP-triggered immune signaling (2011)
  • Author(s): Vardis Ntoukakis
  • Organizer: International Symposium on Plant Protein Phosphorylation
  • Place of Presentation: Tubingen, Germany
• [Remarks]
  • URL: http://ksg.psc.riken.jp/index.en.html