リアルタイムバイオイメージングによるファイトプラズマの媒介昆虫細胞侵入機構の解明

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17J09974
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 鯉沼 宏章 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Keywords: ファイトプラズマ / 媒介昆虫

Outline of Annual Research Achievements

ファイトプラズマは1000種以上の植物に感染し農業上深刻な被害をもたらす植物病原細菌であり、ヨコバイ類の昆虫によって媒介されて感染を拡大する。ファイトプラズマの有効な治療法は未だに確立されていないが、その理由の一つとして、宿主昆虫細胞侵入機構が全く明らかになっていないことが挙げられる。ファイトプラズマは細胞壁を持たない細菌であるため、宿主との相互作用にはファイトプラズマの菌体表面に存在する膜タンパク質が重要な役割を果たすと考えられている。そこで、本研究では、ファイトプラズマの膜タンパク質と結合する宿主レセプターの同定、および昆虫細胞の高精細リアルタイムバイオイメージングに基づいた、ファイトプラズマの媒介昆虫細胞侵入機構を明らかにすることを目的としている。

本年度は、膜タンパク質と結合する宿主レセプターを同定する目的で、宿主昆虫の酵母two hybridライブラリを作製し、スクリーニングを実施している。
加えて、ファイトプラズマが植物-昆虫間のホストスイッチングに伴い遺伝子発現を変動させていることに着目し、昆虫宿主への適応に重要なファイトプラズマ遺伝子を特定するために、次世代シーケンサーを用いてファイトプラズマの転写開始点を網羅的に決定した。その結果、ファイトプラズマにおいて多くの非コードRNAが転写されていることを明らかにした。さらに、特定された転写開始点をもとに、ファイトプラズマの遺伝子発現制御に関わるシグマ因子が認識するプロモーター配列を特定した。
また、シグマ因子が認識するプロモーター配列が他種ファイトプラズマにも保存されているかを調べる過程で、国内のキャッサバからファイトプラズマを初めて検出した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度は、ファイトプラズマの膜タンパク質と結合する宿主昆虫のレセプターの同定を酵母two-hybridと免疫沈降実験により行う予定であった。[研究実績の概要]の欄に述べた通り、宿主昆虫の酵母two hybridライブラリを作製し、スクリーニングを実施していることから、一定の進捗があったと考えている。

Strategy for Future Research Activity

今後は、スクリーニングを継続して行い、宿主レセプターの同定を行う予定である。加えて、特定した宿主因子について、RNAiおよび抗体を用いて機能阻害が起きるかを検証する。

Research Products

• [Journal Article] First report of ‘Candidatus Phytoplasma pruni’ infecting cassava in Japan (2018)
  • Author(s): Koinuma, H., Miyazaki, A., Wakaki, R., Fujimoto, Y., Iwabuchi, N., Nijo, T., Kitazawa, Y., Shigaki, T., Maejima, K., Yamaji, Y., Namba, S.
  • Journal Title: Journal of General Plant Pathology Volume: 未定 Pages: 未定
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 'Candidatus Phytoplasma noviguineense', a novel taxon associated with Bogia coconut syndrome and banana wilt disease on the island of New Guinea. (2018)
  • Author(s): Miyazaki A., Shigaki T., Koinuma H., Iwabuchi N., Rauka GB., Kembu A., Saul J., Watanabe K., Nijo T., Maejima K., Yamaji Y., Namba S.
  • Journal Title: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology Volume: 68 Pages: 170-175
  • DOI: https://dx.doi.org/10.1099/ijsem.0.002480
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genome-wide analysis of the transcription start sites and promoter motifs of phytoplasmas. (2017)
  • Author(s): Nijo T., Neriya Y., Koinuma H., Iwabuchi N., Kitazawa Y., Tanno K., Okano Y., Maejima K., Yamaji Y., Oshima K., Namba S.
  • Journal Title: DNA Cell Biology Volume: 36 Pages: 1081-1092
  • DOI: https://doi.org/10.1089/dna.2016.3616
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ファイトプラズマのRNA転写開始点の網羅的解析による非コードRNAの検出 (2018)
  • Author(s): 鯉沼宏章・二條貴通・煉谷裕太朗・岩渕望・北沢優悟・岡野夕香里・前島健作・山次康幸・大島研郎・難波成任
  • Organizer: 平成30年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] 国内のキャッサバから初めて検出されたファイトプラズマの分子遺伝学的解析 (2017)
  • Author(s): 鯉沼宏章・若木連也・宮﨑彰雄・岩渕望・丹野和幸・北沢優悟・前島健作・山次康幸・難波成任
  • Organizer: 平成29年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] First detection of cassava phytoplasma in Japan and application of LAMP in diagnosis (2017)
  • Author(s): Hiroaki Koinuma, Akio Miyazaki, Yuji Fujimoto, Kiyoto Watanabe, Yugo Kitazawa, Kensaku Maejima, Yasuyuki Yamaji and Shigetou Namba
  • Organizer: The 8th International Conference of Clinical Plant Science
  • Int'l Joint Research