2023 Fiscal Year Research-status Report
植物と病原菌間における細胞間コミュニケーションの分子機構の解明
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19K24688
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| Research Institution | Setsunan University |
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Principal Investigator |
田中 茂幸 摂南大学, 農学部, 講師 (30785481)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
芳本 玲 摂南大学, 農学部, 講師 (70595652)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 細胞外小胞 / エクソソーム / 活物寄生菌 / 植物病原菌 / 膜タンパク質 / トウモロコシ黒穂病菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物病害をもたらす主たる原因である糸状菌は、感染時にエフェクタータンパク質とよばれる分子を分泌する。これが植物細胞内で機能することで、植物細胞の機能変化を引き起こし、糸状菌の感染を促進する。特に、生きた植物細胞に感染する活物寄生を行う糸状菌は、植物細胞膜を破壊しないため、侵入した菌糸は植物細胞膜に包まれている。これまで、このような関係において、なぜエフェクタータンパク質が植物細胞膜を通過し細胞内へ移行できるかは不明であった。本研究においてこれまで、トウモロコシに感染する活物寄生性の糸状菌であるトウモロコシ黒穂病菌を実験材料にして、細胞外小胞のオミクス解析を行ってきた。その結果、細胞外小胞にはエフェクタータンパク質が含まれ、また植物細胞膜との膜融合を介して内容物を細胞内へ送り込んでいる可能性が示唆された。さらに、細胞外小胞上のインテグリン様膜タンパク質ILP1が、この膜融合を媒介することが示唆された。そこで、本年度では、このILP1と相互作用する植物タンパク質の同定を試みた。感染葉からILP1の免疫沈降を行い、共免疫沈降物についてプロテオーム解析を行った。しかし、植物細胞膜上に局在するようなタンパク質を想定していたが、これに合致する候補タンパク質は得られなかった。このことからILP1と相互作用する分子に関する予想される仮説として、想定タンパク質が量的に少ない、結合が一過的である可能性、タンパク質以外の分子である可能性などが考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題における当初の目的は、細胞外小胞がエフェクタータンパク質の輸送体である可能性を検証することであった。これまで得られている結果から、この仮説を支持する結果が得られており、ILP1の同定まで至ったという結果は、順調であると考えている。一方、ILP1と相互作用する分子の決定は、少々難航している。2023年度の結果では、トウモロコシ黒穂病菌由来の細胞外小胞は、宿主であるトウモロコシ細胞との膜融合効率は高いが、シロイヌナズナ細胞とはやや低い効率、ヒト細胞ではさらに効率が低下することが明らかになった。このことは、細胞外小胞上の分子と、対象細胞上の分子間相互作用に特異性が存在することを示唆している。これまで感染葉から、ILP1の共免疫沈降法で相互作用分子を同定する試みを行ってきたが、次年度からは実験アプローチを変更して再検証したい。
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| Strategy for Future Research Activity |
ILP1と相互作用する分子を同定する上での課題として、①タンパク質が量的に少ない、②結合が一過的である可能性などがあげられる。まず①を克服するため、ILP1を一過的にベンサミアーナタバコで大量発現させ、これと相互作用する分子を同定する方法を試みたい。また、②の相互作用する分子との結合強度が低い可能性も考慮し、TuboIDを用いた近接標識法を利用した相互作用タンパク質の同定を試みる。
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| Causes of Carryover |
本研究を遂行する上で、研究員・研究補助をされていた方々が途中退職したため、その人件費分として次年度使用額が生じた。
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[Journal Article] Novel Secreted Effectors Conserved Among Smut Fungi Contribute to the Virulence of <i>Ustilago maydis</i>2024
Author(s)
Schuster M, Schweizer G, Reissmann S, Happel P, Assmann D, Roessel N, Gueldener U, Mannhaupt G, Ludwig N, Winterberg S, Pellegrin C, Tanaka S, Vincon V, Presti LL, Wang L, Bender L, Gonzalez C, Vranes M, Kaemper J, Seong K, Krasileva K, Kahmann R.
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Journal Title
Molecular Plant-Microbe Interactions
Volume: 37
Pages: 250～263
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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