2017 Fiscal Year Annual Research Report
植物の感染防御応答に重要な活性酸素生成機構とシグナリングの解明
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16H06186
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
門田 康弘 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (80548975)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 活性酸素 / 植物免疫 / レドックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物免疫において中心的な役割を担う活性酸素生成酵素RBOHDを植物から効率的に精製する方法を確立し、複合体構成因子の候補因子を同定した。これら候補因子の機能解析から、受容体型リン酸化酵素REAL1及び、PB-1(Phox-Bem1 domain containing protein 1)を新規の負の制御因子として同定した。
REAL1は病原菌由来の因子(PAMPs)を認識する細胞膜型の免疫受容体EFR、及びFLS2とも複合体を形成することから、細胞膜型免疫受容体ー活性酸素生成酵素複合体に含まれると思われる。シロイヌナズナ遺伝子欠損変異体を用いた解析を行ったところ、この変異体ではPAMP誘導性活性酸素生成が亢進するだけでなく、MAPキナーゼの活性化、免疫関連遺伝子発現、さらには病原細菌に対する免疫も亢進した。一方、過剰発現体では、これら免疫反応が抑制された。来年度はREAL1がどのように免疫反応を負に制御しているか、その分子レベルでの解明を目指す。
PB-1についても遺伝子欠損変異体を取得して調べたところ、PAMP誘導性の活性酸素生成が亢進された。現在は過剰発現体を作成しているとともに、PB-1の局在解析を行っている。
また、海外のグループと共同で植物の細胞内免疫受容体によるRBOHDの活性化機構について調べたところ、RBOHDのＮ末端領域の特定のアミノ酸残基がリン酸化されることを発見した。このアミノ酸残基はRBOHDの活性化、病原細菌への抵抗性、及び病原糸状菌への抵抗性に必須であることが分かった。さらに、これらリン酸化部位は細胞膜型、細胞内型の両方の免疫受容体の情報伝達系でリン酸化されることが分かった。よってこれらRBOHDのリン酸化部位は、二種の免疫受容体の情報伝達系の収束点であると思われる。
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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
当初の計画の通り、活性酸素生成酵素RBOHDの新規制御因子を同定し解析が進んでいる。また、海外のグループとの共同研究により、細胞内免疫受容体、及び細胞膜免疫受容体の下流でリン酸化されるRBOHDの部位を同定し、その部位のリン酸化が活性酸素生成と免疫に必須な役割を果たすことを解明した。細胞内受容体の情報伝達系の多くは未解明であるが、RBOHDのリン酸化部位の同定は情報伝達系の解明に向けた大きな一歩になると考えられる。このように、当初の計画以上に研究は進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
同定した細胞膜型免疫受容体ー活性酸素生成酵素複合体の新規制御因子REAL1及び、PB-1が、どのように活性酸素生成酵素の機能を制御するか、その分子機構を解明する。具体的にはREAL1、及びPB1が直接結合するタンパク質、及び、そのドメインを同定する。さらに、その結合タンパク質に及ぼす影響を分子レベルで解明する。
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[Presentation] REAL1, a novel factor of PRR complex negatively regulates PAMP-triggered signal transduction pathways2018
Author(s)
Goto, Y, Kadota, Y, Matsui, H, Sklenar, J, Derbyshire, P, Menke, F, Nakagami, H, Zipfel, C, Shirasu, K.
Organizer
第59回日本植物生理学会年会
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[Presentation] Dual RNA-sequencing of root-knot nematodes and their host plants reveals plant immune responses and nematode virulent effectors.2018
Author(s)
Sato, K, Kadota, Y, Ichihashi, Y, Gan, P, Uehara, T, Iwahori, H, Maki, N, Suzuki, T, Shirasu, K.
Organizer
第59回日本植物生理学会年会
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[Presentation] REAL1, a novel factor of PRR complex negatively regulates PAMP-triggered signal transduction pathways2018
Author(s)
Goto Y, Kadota Y, Matsui H, Sklenar J, Derbyshire P, Frank Menke, Nakagami H, Zipfel C, Shirasu K,
Organizer
Keystone symposia Plant Signaling: Molecular Pathways and Network Integration,
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