宿主感染に関与する寄生線虫の非コードRNAマシナリーの機能解明

• Project Area: Functional machinery for non-coding RNAs
• Project/Area Number: 22115501
• 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: Hokkaido University
• Principal Investigator: GOTO Derek (GOTO DEREK) 北海道大学, 創成研究機構, 特任助教 (40419205)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000); Fiscal Year 2011: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2010: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
• Keywords: 非コードRNA / 寄生線虫 / 宿主感染 / 植物細胞分化 / 線虫 / 植物寄生 / RNAi / マイクロインジェクション

Research Abstract

非コードRNAマシナリーは、植物、動物を問わず、細胞の分化とその維持に深く関与している。宿主寄生体相互作用においても、非コードRNAマシナリーが深く関与していると考えられる。植物に寄生するネコブセンチュウは多くの農作物に壊滅的な被害を与えることが知られている。ネコブセンチュウは根に寄生する際、宿主の細胞を分化させるが、その仕組みを明らかにする必要がある。本研究では、i)ネコブセンチュウ感染と宿主細胞変化におけるRNAi機構の役割を明らかにする。ii)ネコブセンチュウ分泌物に含まれるmicroRNAの機能を解明する、ことを目的とした。ネコブセンチュウの動きに影響を与えない処理方法でDicerと他のRNAi機構主要構成要素のRNA量を減らし、そのネコブセンチュウの植物への感染状況を観察することで、それらが感染サイトの形成に必要かどうか検証しようとした。その結果、感染状況の変化は見られなかった。そこで別のアプローチとしてネコブセンチュウ分泌物中のsmallRNAの存在を調べた結果、ネコブセンチュウの分泌物の中に小分子RNAが含まれていること、さらにネコブセンチュウの分泌物中に特定の長さのRNA成分が存在することも明らかにした。また、ネコブセンチュウの分泌物に含まれているmiRNAの植物標的遺伝子を予測するため、当研究室では単細胞アッセイ系を新規に開発した。この新規単細胞アッセイ系を用いてネコブセンチュウ分泌物が植物細胞の核分裂を促進することを世界で初めて実証することに成功した。さらに小分子RNAや他のRNA成分が含まれた分泌物はRNA分解酵素の処理によってネコブセンチュウ分泌物の核分裂誘導活性が消失することを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] CENP-B preserves genome integrity at replication forks paused by retrotransposon LTR (2011)
  • Author(s): Zaratiegui M., Vaughn M.W., Irvine D.V., Goto D., Watt S., Bahler J., Arcangioli B., Martienssen R.A.
  • Journal Title: Nature Volume: 469 Issue: 7328 Pages: 112-115
  • DOI: 10.1038/nature09608
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] S-adenosyl-L-methionine induces compaction of nascent peptide chain inside the ribosomal exit tunnel upon translation arrest in the Arabidopsis CGS1 gene (2011)
  • Author(s): Noriyuki Onoue, Yui Yamashita, Nobuhiro Nagao, Derek B. Goto, Hitoshi Onouchi, and Satoshi Naito
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: vol.286, No.17 Issue: 17 Pages: 14903-14912
  • DOI: 10.1074/jbc.m110.211656
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of 14-3-3 proteins as a target of ATL31 ubiquitin ligase, a regulator of the C/N response in Arabidopsis thaliana (2011)
  • Author(s): Takeo Sato
  • Journal Title: Plant Journal Volume: 68 Issue: 1 Pages: 137-146
  • DOI: 10.1111/j.1365-313x.2011.04673.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] RNA interference promotes heterochromatic silencing through replication-coupled release of RNA polymerase II (2011)
  • Author(s): Zaratiegui M., Castel S.E., Irvine D.V., Kloc A., Ren J., Li F., de Castro E., Marin L., Chang A.Y., Goto D., Cande W.Z., Antequera F., Arcangioli B., Martienssen R.A.
  • Journal Title: Nature Volume: 479 Issue: 7371 Pages: 135-138
  • DOI: 10.1038/nature10501
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Investigating the mechanism for induced reprogramming of plant cells by a nematode parasite (2012)
  • Author(s): GOTO D.B.
  • Organizer: Japan-Australia Symposium on Plant Sciences for Agriculture
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-01-20
• [Presentation] Interaction with plant signaling networks during parasitic invasion by root-knot nematode (2011)
  • Author(s): GOTO D.B.
  • Organizer: 植物学会北海道支部年会
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-02
• [Presentation] Parasitic utilisation of a common plant signaling pathway by the root-knot nematode Meloidogyne hapla (2011)
  • Author(s): GOTO D.B.
  • Organizer: International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター(札幌)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-09
• [Presentation] Molecular diagnostics of plant-parasitic nematodes identified as biosecurity risks (2010)
  • Author(s): Tan M.N.H., Vanstone V.A., Goto D.B, Jones M.G.K.
  • Organizer: 20th Annual Combined Biological Sciences Meeting
  • Place of Presentation: パース、オーストラリア
  • Year and Date: 2010-08-27
• [Presentation] Analysis of role of parasitic nematode non-coding RNA machinery in host infection (2010)
  • Author(s): Miyazawa N., Nakano C., Vaughn M.W., McCombie R.W., Martienssen R., Jones M.G.K., Goto D.B.
  • Organizer: 11th Annual Meeting of the Japanese RNA Society
  • Place of Presentation: 一橋記念講堂(東京都)
• [Remarks]
  • URL: http://www.agr.hokudai.ac.jp/gotolab
• [Remarks]
  • URL: http://gotolab.cris.hokudai.ac.jp