植物免疫におけるＭＡＰキナーゼカスケードの活性化機構の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14J07373
• Research Institution: Kinki University
• Principal Investigator: 山田 健太 近畿大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Keywords: MAPキナーゼカスケード / RLCK / リン酸化 / キチン

Outline of Annual Research Achievements

MAPKカスケードは、植物免疫において重要なシグナル伝達機構である。しかし、細胞膜に局在する病原菌認識受容体からMAPKカスケードへどのようにシグナルが伝達されているかは明らかになっていない。申請者らはこれまでに、シロイヌナズナのキチン認識受容体であるCERK1の相互作用因子として、PBL27を同定した。さらに、PBL27と相互作用するMAPKKKとしてMAPKKK5を同定することに成功しており、PBL27が受容体とMAPKカスケードをつなぐ因子であることが示唆された。
シロイヌナズナのプロトプラストおよびタバコを用いた一過的発現系により、PBL27とMAPKKK5との相互作用解析を行った。その結果、PBL27とMAPKKK5が細胞膜上で相互作用することが明らかになった。また、PBL27によるMAPKKK5へのシグナル伝達機構について詳細に解析を行った。これまでに、PBL27がMAPKKK5のC末端領域をリン酸化することが明らかになっている。また、PBL27によるリン酸化部位として6つのアミノ酸残基を同定している。in vitroにおけるリン酸化解析の結果、MAPKKK5の622番目のセリンがPBL27によるリン酸化に特に重要であることが明らかになった。
また、申請者らは、PBL27のイネのオルソログであるOsRLCK185が、MAPKKK5のオルソログであるOsMAPKKK18と相互作用することを明らかにしている。in vitroにおいて、OsRLCK185がOsMAPKKK18を直接リン酸化することが明らかになった。このことから、シロイヌナズナとイネの間で同様のシグナル伝達系が保存されていることが示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

プロトプラストおよびタバコを用いた一過的発現系により、in vivoにおけるPBL27とMAPKKK5の相互相互作用を明らかにした。さらに、MAPKKK5の622番目のセリンがPBL27によるリン酸化に重要なアミノ酸であることが明らかになり、PBL27によるシグナル伝達機構をより詳細に明らかにすることができた。
また、イネにおいて、OsRLCK185がOsMAPKKK18を直接リン酸化することが明らかとなり、イネとシロイヌナズナでMAPKカスケードの活性化機構が保存されていることが示唆された。

Strategy for Future Research Activity

今後は、OsRLCK185によるMAPKカスケードへのシグナル伝達機構について解析を行う。タバコを用いた一過的発現系により、OsMAPKKK18の細胞内における局在解析およびOsRLCK185とOsMAPKKK18との相互作用解析を行う。また、変異体を用いてキチン応答時の免疫応答関連遺伝子の発現解析を行う。

Research Products

• [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)
  • Year and Date: 2016-03-21 – 2016-03-23
• [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)
  • Year and Date: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [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 (ICAR 2015)
  • Place of Presentation: Palais des Congres (France)
  • Year and Date: 2015-07-05 – 2015-07-09