2019 Fiscal Year Annual Research Report
Studies on pathogen recognition and functional expression for plant immunity mediated by ubiquitin modification
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18H02162
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
山口 淳二 北海道大学, 理学研究院, 教授 (10183120)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 長緒 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (50609724)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ユビキチンリガーゼ / 植物免疫 / 膜交通 / 病原体認識受容体 / 植物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）申請者が研究対象とするATL31は，N末に膜貫通領域を有する膜局在RING型ユビキチンリガーゼ（E3）である。ユビキチンリガーゼは，標的タンパク質をユビキチン化することにより様々な細胞活性を制御している。ATL31は植物の基幹代謝炭素Cと窒素Nの量的バランスC/N比の制御因子として同定された [Plant J, 2009]。また，ATL31は免疫応答に関係して，膜輸送系を制御すること，さらにはその鍵となるSNAREタンパク質と相互作用することも明らかにした[Plant Physiol, 2014]。ATL31のユビキチン標的としてTGN（trans-Golgi network）に局在する局在するSNAREタンパク質SYP61が同定された。SYP61はカーゴタンパク質等の膜交通に関与する制御因子として知られている。詳細な研究の結果，SYP61タンパク質はATL31によってK63結合型のユビキチン修飾がなされることがin vitroとin vivoを用いた実験によって証明された。SYP61をノックダウンした植物ではC/Nの変動に高感受性を示したことから，SYP61が植物の栄養状態の恒常性維持に重要な役割を果たしていることが示唆された。さらには，C/N栄養状態がSYP61のユビキチン修飾状態に反映されていることも証明した。以上より，SNAREタンパク質のユビキチン修飾が植物の生理機能に重要な役割を果たしていることを明らかにした。
２）ATL31によるユビキチン修飾と拮抗的に作用する脱ユビキチン化酵素として，UBP13を同定した。UBP13の発現性，生化学的特徴について解析するとともに，ATL31との相互作用と両者による制御機構，またこの遺伝子の機能についての検証を進めた。
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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
１）については，研究が終了し現在論文投稿中である。
２）については，UBP13過剰発現体の形質を検証した結果，植物ホルモン作用の異常を発見した。これに関する検証のために繰越申請を行い研究の継続を行った。上記実験結果に基づき現在論文を投稿中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
ユビキチンリガーゼATL31については，これと拮抗的に働く脱ユビキチン化酵素UBP13を含めた植物のユビキチン化状態制御に関する研究に発展してきており，この研究で新たな発見があった。現在両者の機能の詳細を解析中であり，これにより植物のユビキチン化状態と生理機能について全容の解明を進めている。
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