2020 Fiscal Year Research-status Report

イネ白葉枯病菌の病原性関連遺伝子群hrpの感染過程に応じた発現制御機構の解明

Research Project

Project/Area Number	19K06058
Research Institution	Kyoto Prefectural University
Principal Investigator	津下誠治京都府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (10254319)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	イネ白葉枯病菌 / hrp遺伝子 / タイプⅢ分泌装置 / 遺伝子発現 / cyclic-di-GMP
Outline of Annual Research Achievements	イネの重要病原細菌である白葉枯病菌は感染時特異的にhrpと呼ばれる遺伝子群を発現し、それにより構築されるタンパク質分泌装置（タイプⅢ分泌装置）を介してイネの防御応答を抑制するタンパク質を分泌することで感染を成立させる。このようにhrp遺伝子群は本細菌の病原性に必須であることから、筆者はその発現制御機構は本病害に対する防除資材開発の上で格好のターゲットとなり得ると考え、同制御機構の解明を目指している。細菌のセカンドメッセンジャーであるcyclic-di-GMPは環境や生育段階等により細菌内濃度が変化し、それにより様々な遺伝子発現の変化を引き起こす。本細菌の病原力因子として重要な菌体外多糖質や菌体外酵素は、cyclic-di-GMP濃度の低下によりその生産が増大することが知られている。一方、筆者はcyclic-di-GMP濃度の低下がhrp遺伝子群の発現抑制に関わることを見出し、本物質の感染過程における濃度変化による各病原力因子の発現の協調的な制御が効率的な感染・病原性導くとの仮説を立てている。そこで本研究ではとくにcyclic-di-GMPを介したhrp遺伝子群の発現制御に焦点をあて、その機構解明を目的としている。これまでにcyclic-di-GMPによるhrp遺伝子発現制御については、少なくとも２つの転写制御因子ClpおよびNtrC3が介在することを見出した。つまりcyclic-di-GMPの濃度低下により活性化される転写制御因子Clpによって発現誘導されるNtrC3が、hrp遺伝子群のマスターレギュレーターであるHrpGの発現を抑制し、その結果すべてのhrp遺伝子群の発現が抑制されることを明らかにした。さらに、NtrC3はhrp遺伝子群の発現だけでなく、白葉枯病菌の運動能やセルラーゼの生産の制御にも関与することが明らかにした。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究課題では、細菌のセカンドメッセンジャーであり、菌体外多糖質や菌体外酵素といった白葉枯病菌の病原力因子の生産調節に関わるcyclic-di-GMPが、本細菌の植物体への侵入・感染に必須のhrp遺伝子群の発現制御に関わるとの筆者自身の発見に基づいてその機構を明らかにすることを目的としている。これまでにその制御機構に関わる２つの転写制御因子ClpならびにNtrC3を見出しており、概ね順調に進展していると言える。今後、それらの因子が直接的あるいは間接的にhrp遺伝子群の発現を制御しているのかを含めその機能の詳細を明らかにするとともに、Clpの活性化に関わるcyclic-di-GMPの細菌細胞内濃度の調節に関わる機構を明らかにする予定である。
Strategy for Future Research Activity	Clp-NtrC3の制御を受けるhrp遺伝子群のマスターレギュレーター遺伝子であるhrpGのプロモーター領域におけるシス配列を明らかにするとともに、NtrC3によるhrpGが直接的なものか、あるいはその制御にさらに何らかの因子が介在するのかを含めて本制御機構の詳細の解明を目指す。 cyclic-di-GMPは種々の環境や細菌の増殖・感染過程に応じてその濃度を変化させ、さまざまな遺伝子発現を調節することが知られている。白葉枯病菌のゲノム中にはcyclic-di-GMPの合成・分解に関わると予想される遺伝子が20個以上存在する。これらのうちのいずれかがhrp遺伝子群の発現制御をもたらすcyclic-di-GMPの濃度変化に関与していることが予想される。そこで今後は本機構に関わる遺伝子の同定、さらにそこに関わる環境条件を明らかにすることで、感染過程に応じたhrp遺伝子群の発現制御機構の解明を目指したいと考えている。
Causes of Carryover	出席を予定していた海外・国内学会がコロナ禍により延期・中止になったため。令和２年度に予定されていたアメリカ合衆国における学会が令和３年度に延期されたため、令和２年度未使用額はそれに充てたいと考えている。