植物免疫における受容体シグナルのクロストークの分子基盤の解明

• Project Area: Plant cell wall as information-processing system
• Project/Area Number: 15H01242
• 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: Kindai University
• Principal Investigator: 川崎 努 近畿大学, 農学部, 教授 (90283936)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2016: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2015: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: 植物免疫 / 受容体 / RLCK / MAPK / 信号伝達

Outline of Annual Research Achievements

植物の細胞膜上には多くの受容体が存在し、細胞外情報を細胞内に伝達し、様々な生体反応を誘導している。その信号伝達系においてMAPKカスケードが中心的な役割を果たしていることが知られているが、異なる受容体によるリガンド認識からMAPKの活性化に至る信号伝達が独立しているのか、あるいはクロストークしているのかは不明である。これまでの解析により、キチン認識からMAPKの活性化に関与するCERK1、PBL27、MAPKKK5の変異体では、細菌のべん毛タンパク質由来のペプチドであるflg22によるMAPKの活性化が上昇していることが明らかになった。一方、flg22の受容体であるFLS2の変異体では、キチンに応答したMAPKの活性化の上昇が見られ、異なる受容体によって活性化される信号伝達がクロストークしていることが強く示唆された。また、本年度の研究により、FLS2欠損変異体において、PBL27のタンパク質の量が増加していることが明らかとなり、PBL27のタンパク質の増加がキチンに応答したMAPKの活性化が上昇した原因になっていると考えられた。また、FLS2欠損変異体では、キチンに応答した活性酸素生成に差が見られないが、これはPBL27がMAPKの活性化に関与し、活性酸素生成の制御に関与していない事実と一致していた。また、CERK1の変異体では、PBL27の減少が見られ、PBL27が細胞内で安定的に存在するには、CERK1との相互作用が必要であることがわかった。以上のように、当初の目的であった受容体間のシグナル伝達のクロストークおよび、その分子機構を解明することができた。

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] Chitin-triggered MAPK activation and ROS generation in rice suspension-cultured cells (2017)
  • Author(s): Yamaguchi K, and Kawasaki T
  • Journal Title: Method Mol. Biol. Volume: 1578 Pages: 309-316
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-6859-6_26
  • ISBN: 9781493968589, 9781493968596
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [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] Expression, purification, and crystallization of a plant-specific DUF1110 protein from Oryza sativa (2016)
  • Author(s): Harada K, Yamashita E, Inoue K, Yamaguchi K, Fujiwara T, Nakagawa A, Kawasaki T, and Kojima C.
  • Journal Title: Acta Cryst. Volume: 72 Issue: 6 Pages: 480-484
  • DOI: 10.1107/s2053230x16007573
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 耐病性を向上させた次世代イネの作出に向けて (2015)
  • Author(s): 山口公志、川崎努
  • Journal Title: バイオサイエンスとインダストリー Volume: 73 Pages: 206-209
  • NAID: 40020476222
• [Journal Article] エフェクターの宿主標的因子を利用した植物免疫シグナル伝達経路の解析 (2015)
  • Author(s): 山口公志、山田健太、白川友美、川崎努
  • Journal Title: 植物感染生理談話会論文集 Volume: 50 Pages: 63-72
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 外界.との接点としての細胞壁 (2015)
  • Author(s): 光増可奈子、川崎努、澤進一郎
  • Journal Title: 化学と生物 Volume: 53 Pages: 535-541
  • NAID: 130005165660
• [Presentation] Battle between rice immune system and Xanthomonas oryzae effectors (2017)
  • Author(s): Koji Yamaguchi, Tsutomu Kawasaki
  • Organizer: 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] 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: 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] Antagonistic regulation of pattern-recognition receptor-mediated signaling in plant immunity (2017)
  • Author(s): Yuka Kobayashi, Tomomi Shirakawa, Kenta Yamada, Saori Suizu, Hitomi Tagawa, Koji Yamaguchi, Tsutomu Kawasaki
  • Organizer: 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] The CERK1-associated kinase PBL27 regulates chitin-triggered MAPK activation through phosphorylation of MAPKKK5 in Arabidopsis (2016)
  • Author(s): Koji Yamaguchi, Kenta Yamada, Tomomi Shirakawa, Akira Mine,Yuka Kobayashi, Masayuki Fujiwara, Kazuya Ichimura, Mari Narusaka, Yoshihiro Narusaka, Kenichi Tsuda, and Tsutomu Kawasaki
  • Organizer: Cold Spring Harbor Asia Conference, Latest advances in plant development & environmental response
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場(兵庫県淡路市)
  • Year and Date: 2016-11-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 植物免疫研究で残された謎に迫る (2016)
  • Author(s): 川崎 努
  • Organizer: 2016年遺伝学研究所研究会 「イネ分子遺伝学の彷徨 」
  • Place of Presentation: 国立遺伝学研究所（静岡県三島市）
  • Year and Date: 2016-10-14
• [Presentation] Biological functions of rice immune factors targeted by Xanthomonas oryzae effectors (2016)
  • Author(s): Tsutomu Kawasaki
  • Organizer: 2016 IS-MPMI XVII Congress
  • Place of Presentation: Oregon Convention Center （米国)
  • Year and Date: 2016-07-16
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] PBL27 directly connects between the chitin receptor, CERK1 and MAPK cascade in chitin-triggered immunity. (2016)
  • Author(s): Koji Yamaguchi, Kenta Yamada, Tomomi Shirakawa, Akira Mine, Mari Narusaka, Yoshihiro Narusaka, Kazuya Ichimura, Kenichi Tsuda, Fukamizo Tamo, Naoto Shibuya, Tsutomu Kawasaki
  • Organizer: 2016 IS-MPMI XVII Congress
  • Place of Presentation: Oregon Convention Center （米国)
  • Year and Date: 2016-07-16
  • Int'l Joint Research
• [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 （米国)
  • 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（岡山県岡山市北区）
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] キチン信号伝達系におけるMAPKKK5の活性化機構の解析 (2016)
  • Author(s): 亀井 美里，山田 健太，山口 公志，白川 友美, 深溝 慶，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（岡山県岡山市北区）
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] キチン受容体複合体の構成因子PUB12によるキチンシグナル伝達の制御機構の解析 (2016)
  • Author(s): 目崎 博久，山口 公志，林 晃大，三桝 信弥，藤原 正幸, 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（岡山県岡山市北区）
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] 細胞膜上のPBL27とMAPKKK5の相互作用を介したキチン信号伝達機構 (2016)
  • 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: 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（岡山県岡山市北区）
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] OsPUB44を介したイネの免疫応答におけるPBI1の機能解析 (2016)
  • Author(s): 井上健人、石川和也、山口公志、吉村智美、田中幹人、原田健一、児嶋長次郎、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（岡山県岡山市北区）
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] Molecular basis of the intracellular MAPK activation induced by perception of fungal chitin in Arabidopsis (2016)
  • Author(s): Tsutomu Kawasaki and Koji Yamaguchi
  • Organizer: 第５７回 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-18
  • Invited
• [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（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] MAPKKK5 regulates activation of MAP kinases after perception of fungal chitin in Arabidopsis (2016)
  • Author(s): Koji Yamaguchi, Kenta Yamada, Tomomi Shirakawa, Akira Mine, Mari Narusaka, Yoshihiro Narusaka, Kazuya Ichimura, Kenichi Tsuda, Fukamizo Tamo, 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（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] Pathogen recognition and intracellular immune signaling in plants (2016)
  • Author(s): Tsutomu Kawasaki
  • Organizer: International symposium Current and Future Trends in Food and Agricultural Immunology
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] キチン信号伝達経路におけるMAPキナーゼの活性化機構の解析 (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、川﨑努
  • Organizer: 新学術領域「植物細胞壁機能」若手ワークショップ
  • Place of Presentation: アイアイランド（大阪府四條畷市）
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] キチンシグナル伝達によるMAPKKKの機能解析 (2015)
  • Author(s): 亀井 美里、山田 健太、白川 友美、山口 公志、川崎 努
  • Organizer: 新学術領域「植物細胞壁機能」若手ワークショップ
  • Place of Presentation: アイアイランド（大阪府四條畷市）
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] ユビキチンリガーゼによるキチン受容体の制御機構 (2015)
  • Author(s): 目崎博久、三桝信弥、林晃大、藤原正行、山口公志、川崎努
  • Organizer: 新学術領域「植物細胞壁機能」若手ワークショップ
  • Place of Presentation: アイアイランド（大阪府四條畷市）
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] シロイヌナズナの免疫応答におけるAtPUB28の機能解析 (2015)
  • Author(s): 田中幹人、石川和也、山川結、山口公志、川崎努
  • Organizer: 新学術領域「植物細胞壁機能」若手ワークショップ
  • Place of Presentation: アイアイランド（大阪府四條畷市）
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] イネ白葉枯病菌抵抗遺伝子Xa1を介した免疫機構の解析 (2015)
  • Author(s): 大内俊和、早田奈央、山元由紀子、安藤駿丞、吉村智美、川崎努
  • Organizer: 新学術領域「植物細胞壁機能」若手ワークショップ
  • Place of Presentation: アイアイランド（大阪府四條畷市）
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] エフェクターの宿主標的因子を利用した植物免疫シグナル伝達経路の解析 (2015)
  • Author(s): 山口公志、山田健太、白川友美、川崎努
  • Organizer: 植物感染生理談話会
  • Place of Presentation: 道後温泉 メルパルク松山（愛媛県松山市）
  • Year and Date: 2015-08-24
  • Invited
• [Presentation] PBL27 directly phosphorylates MAPKKK to activate chitin-induced MAPK cascade in Arabidopsis. (2015)
  • Author(s): Koji Yamaguchi, Kenta Yamadaa, Tomomi Shirakawa, Yuka Kobayashi, Misato Kamei, Tsutomu Kawasaki
  • Organizer: The 4th International Conference on Biotic Plant Interactions
  • Place of Presentation: International Conference Hotel of Nanjing (中国)
  • Year and Date: 2015-08-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Molecular basis of OsRLCK185-mediated activation of MAP kinase cascade in chitin singnaling in rice (2015)
  • Author(s): Kenta Yamada, Koji Yamaguchi, Tsutomu Kawasaki.
  • Organizer: The 4th International Conference on Biotic Plant Interactions
  • Place of Presentation: International Conference Hotel of Nanjing (中国)
  • Year and Date: 2015-08-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] XopP, a type III effector of Xanthomonas oryzae, suppresses plant immunity via modulation of OsPUB44 ubiquitin ligase activity (2015)
  • Author(s): Kazuya Ishikawa, Kenta Inoue, Koji Yamaguchi, Kazuaki Sakamoto, Yuichiro Muraguchi, Shiori Kitano, Madoka Ogawa, Seiji Tsuge, Tsutomu Kawasaki
  • Organizer: The 4th International Conference on Biotic Plant Interactions
  • Place of Presentation: International Conference Hotel of Nanjing (中国)
  • Year and Date: 2015-08-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Antagonistic regulation of MAP kinase cascades in PRRs-mediated immunity. (2015)
  • Author(s): Koji Yamaguchi, Kenta Yamada, Tomomi Shirakawa, Yuka Kobayashi, Misato Kamei, Tsutomu Kawasaki
  • Organizer: The 26th International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: パリコングレスセンター (フランス)
  • Year and Date: 2015-07-03
  • Int'l Joint Research
• [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
  • Place of Presentation: パリコングレスセンター (フランス)
  • Year and Date: 2015-07-03
  • Int'l Joint Research
• [Book] 植物学の百科事典 (2016)
  • Author(s): 川崎 努
  • Total Pages: 802
  • Publisher: 丸善
• [Remarks] 近畿大学 農学部 植物分子遺伝学研究室
  • URL: http://pgmkawasaki.web.fc2.com/