2015 Fiscal Year Annual Research Report
植物免疫における受容体型細胞質キナーゼを介したMAPKカスケードの活性化機構
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15H02489
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
川崎 努 近畿大学, 農学部, 教授 (90283936)
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2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 植物免疫 / 受容体 / RLCK / MAPKKK / MAPK |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の細胞膜上には数百以上の受容体が存在し、細胞外に存在する病原菌、ホルモン、分泌ペプチドを検知し、その情報を細胞内に伝達することで、防御応答や形態形成など様々な生体反応を誘導している。このような多くの受容体によって活性化される細胞内の信号伝達において、MAPKカスケード(MAPKKK- MAPKK- MAPKの3種のタンパク質リン酸化酵素により構成される信号伝達経路)が主要な働きをしていることが知られているが、植物では受容体からMAPKカスケードに至る信号伝達機構については報告されていない。我々は、シロイヌナズナの細胞膜上に存在するキチン認識受容体CERK1がキチンを検出後、受容体型細胞質キナーゼであるPBL27を直接、リン酸化することにより、情報を細胞内に伝達すること、さらに、PBL27が、キチンに応答したMAPKの活性化を制御していることを明らかにした。そこで、PBL27によるMAPKカスケードの活性化機構を解明するため、PBL27と相互作用するMAPKKKを探索し、MAPKKK5を同定した。MAPKKK5の機能欠損変異体では、キチンに応答したMAPKの活性化が抑制されていることから、MAPKKK5がPBL27の下流でMAPKの活性化を制御していることが明らかになった。さらに、酵母Two Hybridおよびin vitroリン酸化解析の結果、PBL27は、MAPKKK5のC末端領域に直接的に相互作用し、リン酸化することが明らかになった。さらに、PBL27によってリン酸化される６個のアミノ酸残基を特定し、それらのアミノ酸残基がキチンに応答したMAPKの活性化に必要であることを証明した。また、PBL27とMAPKKK5の細胞内相互作用をBiFC法を用いて解析し、これらのタンパク質が細胞膜上で相互作用していることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
MAPKKK5の発現量が非常に低く、細胞内のMAPKKK5のタンパク質を解析することに困難が予測されたが、シロイヌナズナのプロトプラストやタバコ葉を用いた一過的発現系の技術を習得し、MAPKKK5の細胞内局在およびPBL27との相互作用を解析することに成功した。また、PBL27によってリン酸化されるアミノ酸残基をアラニンに置換した変異タンパク質の発現により、MAPKKK5機能欠損変異が完全に相補されないことが明らかとなり、PBL27によるMAPKKK5のリン酸化が、キチンに応答したMAPKの活性化に必須であることを遺伝学的に証明することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究成果により、PBL27によってリン酸化されるMAPKKK5の6個のアミノ酸残基がMAPKKK5の活性化に重要であることを示した。そこで、個々のアミノ酸残基をアラニン置換した変異体を作製し、in vitroリン酸化実験により、個々のアミノ酸残基がPBL27によってリン酸化されるレベルを定量的に解析する。さらに、強くリン酸化されるアミノ酸残基がMAPKKK5の活性化にどの程度、重要であるかを明らかにするために、アラニン置換した変異遺伝子をMAPKKK5変異体に導入し、キチンに応答したMAPKの活性化を解析する。
in vitroリン酸化解析により、PBL27はMAPKKK5のC末端領域のみのタンパク質をリン酸化することができるが、全長のMAPKKK5をリン酸化することができない。しかし、植物体を用いた遺伝学的解析により、細胞内ではPBL27が全長のMAPKKK5をリン酸化していると考えられる。このことから、CERK1によってリン酸化されたPBL27が、MAPKKK5をリン酸化できる可能性が示唆されるため、それを実験的に証明する。
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[Presentation] MAPKKK5 regulates activation of MAP kinases after perception of fungal chitin in Arabidopsis2016
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
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 – 2016-03-20
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[Presentation] XopP, a type III effector of Xanthomonas oryzae, suppresses plant immunity via modulation of OsPUB44 ubiquitin ligase activity2015
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 – 2015-08-03
Int'l Joint Research
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[Presentation] PBL27, a member of RLCKs, directly transduces immune signal from chitin receptor to MAPK cascade in plant immunity2015
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 – 2015-07-10
Int'l Joint Research
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