MAMP受容体を介した細胞壁での防御応答機構

• Project Area: Plant cell wall as information-processing system
• Project/Area Number: 15H01240
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Meiji University
• Principal Investigator: 賀来 華江 明治大学, 農学部, 専任教授 (70409499)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000); Fiscal Year 2016: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2015: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
• Keywords: 細胞壁 / 植物免疫 / 受容体 / キチン / カロース合成

Outline of Annual Research Achievements

植物と病原菌は細胞表層・アポプラストにおいて、侵入しようとする菌の検出と植物側の防御応答の起動を巡ってさまざまな形で攻防を行っている。我々は植物キチン受容体を中心に、細胞表層におけるMAMPリガンドを介した受容体活性化機構解明および病原菌感染やエリシター刺激時の局所的カロース蓄積に関わる膜交通系因子の解明を目指した。受容体活性化機構の解明において、キチン受容体CERK1の428番目のチロシン及び479と573番目のスレオニン残基が自己リン酸化に関与し、キチンシグナル伝達に重要な役割を果たしていることを明らかにし、論文で発表した。MAMP受容体直下でカロース蓄積を正に制御する因子として、E3ユビキチンリガーゼ PUB4を見いだし、pub4変異体の解析によりキチン誘導性活性酸素生成及びカロース蓄積が低下することを確認した。またCERK1キナーゼドメインの発現タンパク質を用いた実験により、CERK1がPUB4 を直接にリン酸化することを確認し、これらのリン酸化部位はPUB4 の特定の部分に集中していることを見出した（論文投稿準備中）。また基生研の上田グループとの共同により、さまざまな膜交通系因子変異体のカロース蓄積について検討した結果、特定の膜交通系因子がキチン応答・カロース蓄積に関わる分子の輸送に寄与することを示唆する結果を得た。

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

• [Int'l Joint Research] イタリア学術研究会議の構造生物学部門(イタリア)
• [Journal Article] Defense against pathogens: structural insights into the mechanism of chitin induced activation of innate immunity (2017)
  • Author(s): F. Squeglia, R. Berisio, N. Shibuya, H. Kaku
  • Journal Title: Curr. Med. Chem. Volume: 印刷中 Issue: 36
  • DOI: 10.2174/0929867323666161221124345
  • Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The rice LysM receptor-like kinase OsCERK1 is required for the perception of short-chain chitin oligomers in arbuscular mycorrhizal signaling (2017)
  • Author(s): G. Carotenuto, M. Chabaud, K. Miyata, M. Capozzi, N. Takeda, H. Kaku, N. Shibuya, T. Nakagawa, D. G. Barker, A. Genre
  • Journal Title: New Phytologist Volume: 印刷中 Issue: 4 Pages: 1440-1446
  • DOI: 10.1111/nph.14539
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Quantitative evaluation of stomatal cytoskeletal patterns during the activation of immune signaling in Arabidopsis thaliana. (2016)
  • Author(s): M. Shimono, T. Higaki, H. Kaku, N. Shibuya, S. Hasezawa, B. Day
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: １１ Issue: 7 Pages: e0159291-e0159291
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0159291
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Molecular mechanisms of chitin recognition and immune signaling by LysM-receptors. (2016)
  • Author(s): H. Kaku and N. Shibuya
  • Journal Title: Physiol. Mol. Plant Pathol. Volume: 95 Pages: 60-65
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Evaluation of the role of the LysM receptor-like kinase, OsNFR5/OsRLK2 for AM symbiosis in rice (2016)
  • Author(s): K. Miyata, M. Hayafune, Y. Kobae, H. Kaku, Y. Nishizawa, Y. Masuda, N. Shibuya and T. Nakagawa
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 51 Issue: 11 Pages: 2283-2290
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw144
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Autophosphorylation of specific threonine and tyrosine residues in Arabidopsis CERK1 is essential for the activation of chitin-induced immune signaling (2016)
  • Author(s): M. Suzuki, M. Shibuya, H. Shimada, N. Motoyama, M. Nakashima, S. Takahashi, K. Suto, I. Yoshida, S. Matsui, N. Tsujimoto, M. Ohnishi, Y. Ishibashi, Z. Fujimoto, Y. Desaki, H. Kaku, K. Kito, N. Shibuya
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 51 Issue: 11 Pages: 2312-2322
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw150
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Molecular mechanisms of chitin recognition and immune signaling by LysM- receptors (2016)
  • Author(s): H. Kaku and N. Shibuya
  • Journal Title: Physiological and Molecular Plant Pathology Volume: ー Pages: 60-65
  • DOI: 10.1016/j.pmpp.2016.02.003
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Chitin-mediated plant–fungal interactions: catching, hiding and handshaking (2015)
  • Author(s): Tomonori Shinya, Tomomi Nakagawa, Hanae Kaku, Naoto Shibuya
  • Journal Title: Current Opinion in Plant Biology Volume: 26 Pages: 64-71
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2015.05.032
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] キチンオリゴ糖は受容体のサンドイッチ型ダイマー形成を介して植物免疫を活性化する (2015)
  • Author(s): 賀来華江、渋谷直人
  • Journal Title: 化学と生物 Volume: ５３ Pages: 726-728
• [Presentation] Tyr-428, a CERK1 autophosphorylation site, regulates chitin responses through the regulation of its kinase activity. (2017)
  • Author(s): 鈴木丸陽、渡邉巧、出崎能丈、渋谷直人、賀来華江
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学、郡元キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] PUB4, a ubiquitin ligase, regulates chitin signaling through its phosphorylation by CERK1 (2017)
  • Author(s): 小泉春樹、三浦駿希、小針政輝、鈴木丸陽、澤進一郎、石橋裕子、紀藤圭治、出崎能丈、渋谷直人、賀来華江
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学、郡元キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] キチンオリゴ糖による植物免疫受容体の活性化機構 (2016)
  • Author(s): 賀来華江、Rita Berisio、Antonio Molinaro、渋谷直人
  • Organizer: 第35回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 高知市文化プラザ かるぽーと
  • Year and Date: 2016-09-01
• [Presentation] キチン受容体キナーゼCERK1の自己リン酸化による制御機構の解析 (2016)
  • Author(s): 吉田一誠、鈴木丸陽、須藤健吉、渋谷匡俊、島田日加瑠、元山記子、高橋昌平、大西美帆子、石橋裕子、出崎能丈、賀来華江、紀藤圭治、渋谷直人
  • Organizer: 平成28年度植物感染生理談話会
  • Place of Presentation: シーベル須磨、神戸
  • Year and Date: 2016-08-10
• [Presentation] イネキチン受容体の動態解析へ向けた実験系構築 (2016)
  • Author(s): 増田善樹、栗原渉、渡邊瞳、関口吉則、早船真広、出崎能丈、西澤洋子、澁谷直人、賀来華江
  • Organizer: 平成28年度植物感染生理談話会
  • Place of Presentation: シーベル須磨、神戸
  • Year and Date: 2016-08-10
• [Presentation] シロイヌナズナCERK1のユビキチン化部位の同定と機能解析 (2016)
  • Author(s): 松井紗樹、中島正登、三浦駿希、田中優太、大西美帆子、紀藤圭治、出崎能丈、賀来華江、渋谷直人
  • Organizer: 平成28年度植物感染生理談話会
  • Place of Presentation: シーベル須磨、神戸
  • Year and Date: 2016-08-10
• [Presentation] An E3 ubiquitin ligase, PUB4, regulates immune signaling through the interaction with Arabidopsis CERK1 (2016)
  • Author(s): Y. Desaki, S. Takahashi, H. Koizumi, T. Miura, K. Yashima, Y. Ishibashi, K. Kito, M. Narusaka, Y. Narusaka, H. Kaku and N. Shibuya
  • Organizer: XVII International Congress of Molecular Plant-Microbe Interactions
  • Place of Presentation: The Oregon Convention Center, 米国
  • Year and Date: 2016-07-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification and functional analysis of autophosphorylation sites in Arabidopsis CERK1 (2016)
  • Author(s): M. Suzuki, K. Suto, M. Shibuya, H. Shimada, N. Motoyama, S. Takahashi, I. Yoshida, M. Ohnishi, Y. Ishibashi, Z. Fujimoto, Y. Desaki, H. Kaku, K. Kito, N. Shibuya
  • Organizer: XVII International Congress of Molecular Plant-Microbe Interactions
  • Place of Presentation: The Oregon Convention Center, 米国
  • Year and Date: 2016-07-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] シロイヌナズナキチン受容体キナーゼCERK1の自己リン酸化部位の機能解析 (2016)
  • Author(s): 鈴木丸陽、須藤健吉、渋谷匡俊、島田日加瑠、元山記子、高橋昌平、吉田一誠、 松井 紗樹、中島正登、大西美帆子、紀藤圭治、出崎能丈、賀来華江、渋谷直人
  • 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
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] シロイヌナズナのユビキチンリガーゼPUB4はCERK1との相互作用を介して免疫 応答を制御する (2016)
  • Author(s): 出崎能丈、高橋昌平、小泉春樹、三浦駿希、八嶋航平、石橋裕子、 紀藤圭治、鳴坂真理、鳴坂義弘、賀来華江、渋谷直人
  • 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
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] An E3 ubiquitin ligase, PUB4, regulates immune signaling through the interaction with Arabidopsis CERK1 (2016)
  • Author(s): Kohei Yashima, Masaki Kohari, Takashi Ueda, Ikuko Hara-Nishimura, Yoshitake Desaki, Hanae Kaku, Naoto Shibuya
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] Identification and functional analysis of phosphorylation sites in Arabidopsis CERK (2016)
  • Author(s): K. Suto, M. Suzuki, M. Shibuya, H. Shimada, N. Motoyama, S. Takahashi, I. Yoshida, S. Matsui, M. Nakashima, M. Ohnishi, K. Kito, Y. Desaki, H. Kaku and N. Shibuya
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] Structure - biological function relationship of rice chitin receptor CEBiP (2016)
  • Author(s): S. Shirasaka, W. Kurihara, M. Hayafune, Y. Nishizawa, N. Shibuya, H. Kaku
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] LysM 受容体を介した植物防御応答機構 (2016)
  • Author(s): 賀来華江
  • Organizer: 植物ストレス科学研究シンポジウム -人類の未来のための植物科学-
  • Place of Presentation: 倉敷芸文館 アイシアター
  • Year and Date: 2016-03-07
  • Invited
• [Presentation] Membrane traffic components involved in MAMP-triggered callose accumulation in Arabidopsis (2015)
  • Author(s): Y. Desaki, K. Yashima, M.Kohari, T. Ueda, H. Kaku, N. Shibuya
  • Organizer: 36th New Phytologist Symposium “Cell biology at the plant–microbe interface”
  • Place of Presentation: Eden Hotel Wolff, Munich, Germany
  • Year and Date: 2015-11-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Molecular mechanisms of chitin recognition and immune signaling by LysM-receptors (2015)
  • Author(s): H. Kaku & N. Shibuya
  • Organizer: 11th Japan-US seminar: Molecular contact points in host-pathogen co-evolution
  • Place of Presentation: ホテルクレメント高松
  • Year and Date: 2015-10-26
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Regulation of immune signaling by an E3 ubiquitin ligase that interacts with Arabidopsis CERK1 (2015)
  • Author(s): Y. Desaki, S. Takahashi, K. yashima, H. Koizumi, T. Miura, H. Ishibashi, K. Kito, M. Narusaka, Y. Narusaka, H. Kaku and N. Shibuya
  • Organizer: 11th Japan-US seminar: Molecular contact points in host-pathogen co-evolution
  • Place of Presentation: ホテルクレメント高松
  • Year and Date: 2015-10-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CERK1と相互作用するE3ユビキチンリガーゼPUB4による免疫シグナリン グ制御 (2015)
  • Author(s): 高橋昌平、三浦駿希、八嶋航平、鳴坂真理、鳴坂義弘、出崎能丈、賀来華江、 渋谷直人
  • Organizer: 平成27年度植物感染生理談話会
  • Place of Presentation: メルパルク松山
  • Year and Date: 2015-08-24
• [Presentation] キチン受容体キナーゼ CERK1の自己リン酸化による制御機構の解析 (2015)
  • Author(s): 鈴木丸陽、渋谷匡俊、島田日加瑠、須藤健吉、吉田一誠、中島正登、大西美帆 子、石橋裕子、紀藤圭治、出崎能丈、賀来華江、渋谷直人
  • Organizer: 平成27年度植物感染生理談話会
  • Place of Presentation: メルパルク松山
  • Year and Date: 2015-08-24
• [Presentation] 植物免疫応 答としてのカロース蓄積に関わる膜交通系因子の解析 (2015)
  • Author(s): 小針政輝、八嶋航平、上田貴志、出崎能丈、賀来華江、渋谷直人
  • Organizer: 平成27年度植物感染生理談話会
  • Place of Presentation: メルパルク松山
  • Year and Date: 2015-08-24
• [Presentation] CERK1によ るリン酸化を介したPUB4の機能制御 (2015)
  • Author(s): 小泉春樹、石橋裕子、紀藤圭治、出崎能丈、賀来華江、渋谷直人
  • Organizer: 平成27年度植物感染生理談話会
  • Place of Presentation: メルパルク松山
  • Year and Date: 2015-08-24
• [Book] 「植物細胞壁実験法」（編者、石井忠、石水毅、梅澤俊明、加藤陽治、岸本崇生、小西照子、松永俊朗） (2016)
  • Author(s): 賀来華江 分担
  • Total Pages: 403
  • Publisher: 弘前大学出版社