2020 Fiscal Year Annual Research Report
Induction mechanism of infection specific structure of Magnaporthe oryzae via own cell wall generated molecular signal.
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19H02958
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
鎌倉 高志 東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 教授 (70177559)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒添 貴之 東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 助教 (40749975)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 細胞分化誘導 / 付着器 / 酢酸 / キチンデアセチラーゼ / ゲノム編集 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イネの重要病原糸状菌であるイネいもち病菌は，感染過程において自身の細胞壁成分を変化させるステルス化機能によって宿主の免疫系から逃れていると考えられてきた。我々はいもち病菌の主要細胞壁成分の一つであるキチンを脱アセチル化するキチンデアセチラーゼタンパク質 (Cbp1) に着目し，キチンからキトサンへの変換反応時に生じる酢酸が感染特異的器官である付着器を形成するための細胞分化シグナルとして作用することを見出した。本研究は「酢酸を介した細胞分化」がどのような分子機構によって成り立っているかを詳細かつ包括的に理解し，酢酸の新たな細胞内生理機能とそれに関わる細胞分化機構を解明・提案することを目的とする。
昨年度はCbp1によるキチン脱アセチル化により発芽管先端部での酸性化が生じること，酢酸以外にも超微量 (fM) のプロピオン酸およびソルビン酸の添加によってもCbp1欠損変異株の付着器形成率が回復することを見出した。またゲノム編集技術を用いた網羅的な付着器形成関連遺伝子群の解析から，酢酸，プロピオン酸，ソルビン酸が付着器形成時に働く特殊化された同化代謝経路 (グリオキシル酸経路・メチルクエン酸経路) の活性化に関与している可能性を示した。
本年度は既知の付着器形成シグナリング経路への関与について調査し，酢酸の認識から付着器形成に直接的または間接的に関与する膜タンパク質，MAPキナーゼ，転写因子，酢酸合成経路，ペルオキソーム形成への関与を見出し，関連遺伝子を同定した。またCbp1活性を介した新たなクオラムセンシング機構が見出され，他の分生子の付着器形成を促進するような細胞外分泌物質の存在が示唆された。これらの知見を踏まえてRNA seq解析を行った。
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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
本研究では，「酢酸を介した細胞分化」という真核生物における新しい生命現象に対し，複数アプローチによりその未詳機構の一端を明らかにするための研究である。本機構への関連が推定される分子機構について，ゲノム編集技術を基盤とした網羅的な遺伝子機能解析を実施し，既存の付着器形成機構との関連に加えて新規機構の関与を見出した。以上より，当初の計画以上に進展していると判断し，RNA seq解析結果を踏まえた遺伝子機能解析を行うことでより詳細な機構解明に繋がるものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述のように，「酢酸を介した細胞分化」の全体像が捉えられつつあり，より詳細な解析のためにRNA seq解析を行った。本解析結果とこれまでに得られている知見を統合することで，新たな分子メカニズムの推定とその抽出，実験的な立証により本機構の包括的な理解へと結びつける。
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