2021 Fiscal Year Annual Research Report
Studies on host switching mechanism of phytoplasma infecting plants and insects
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20H02991
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
大島 研郎 法政大学, 生命科学部, 教授 (00401183)
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2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ファイトプラズマ / ゲノム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ファイトプラズマ（Candidatus Phytoplasma属細菌）は昆虫媒介性の植物病原細菌であり、植物宿主と媒介昆虫との２つの宿主間を水平移動するホストスイッチングにより感染を拡大する。本研究ではファイトプラズマが宿主を操作する分子メカニズムに焦点を当て、宿主の細胞機能を制御するホストマニピュレータータンパク質の機能を解析する。ファイトプラズマは植物・昆虫の細胞内に寄生するため、ファイトプラズマから分泌されたタンパク質は宿主の細胞質で直接的に機能する。分泌シグナルを持つタンパク質は宿主を操作するホストマニピュレーターの最有力候補であるため、ファイトプラズマゲノム上にコードされる分泌タンパク質を探索し、その機能を解析する。令和3年度は、ファイトプラズマの分泌タンパク質をさらに探索するため、複数系統のファイトプラズマのドラフトゲノム解読を試みた。ファイトプラズマは人工培養が困難であるため、ゲノムを解読する際には感染植物由来のDNAを使用する必要があり、効率的な解析が困難である。一般に、植物などの真核生物のゲノムDNAはCpGサイトがメチル化されている。そこでこの性質を利用して、植物DNAとファイトプラズマDNAをメチル化DNA結合タンパク質を利用して高効率に分離する手法を試みた。本手法および次世代シーケンサー解析を用いて、アジサイ葉化病ファイトプラズマ（Candidatus Phytoplasma asteris HP系統）のゲノム解読を試みた結果、全リードの約5%がファイトプラズマ由来のDNAであると推定された。アセンブルの結果、HP系統由来と推定される約600 kbpのゲノム領域の塩基配列を決定し、ゲノムの大部分の領域を解読できたと考えられた。
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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
令和3年度は、ファイトプラズマの分泌タンパク質の塩基配列をさらに収集するため、複数系統のファイトプラズマのドラフトゲノム解読を試みた。ファイトプラズマは難培養性であるため、ゲノム解読する際には感染宿主由来のDNAを使用する必要があり、通常のプロトコールで塩基配列を決定しても、その多くは植物由来のDNAであり、ファイトプラズマゲノムを効率的に解析することは困難であった。そこで真核生物と原核生物のゲノムDNAのメチル化の違いを利用して、高効率にファイトプラズマDNAを濃縮することに成功した。本成果は、ファイトプラズマの分泌タンパク質を探索するにあたって重要な知見であり、おおむね順調に進展しているとの評価とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
ファイトプラズマは植物・昆虫の細胞内に寄生し、またペプチドグリカン等の細胞壁を持たないため、ファイトプラズマから分泌されたタンパク質は宿主の細胞質で直接的に機能する。従って、分泌シグナルを持つタンパク質は宿主を操作する因子の最有力候補である。昨年度までの研究により、分泌タンパク質をコードする遺伝子を収集するとともに、分泌タンパク質の一つであるPHYL1とMADSドメイン転写因子との相互作用を明らかにした。今後は、これらの知見に基づいて分泌タンパク質と宿主因子との相互作用を詳細に解析することを試みる。また、PHYL1とRAD23（ユビキチン化タンパク質をプロテアソームへ運搬する因子）との相互作用を検証し、MADSドメイン転写因子を分解する過程におけるPHYL1-MADSドメイン転写因子-RAD23の三者間の相互作用様式について解析を行う。
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[Journal Article] Enrichment of phytoplasma genome DNA through a methyl-CpG binding domain-mediated method for efficient genome sequencing2021
Author(s)
Nijo, T., Iwabuchi, N., Tokuda, R., Suzuki, T., Matsumoto, O., Miyazaki, A., Maejima, K., Oshima, K., Namba, S. & Yamaji, Y.
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Journal Title
Journal of General Plant Pathology
Volume: 87
Pages: 154～163
DOI
Peer Reviewed
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[Book] 植物医科学2022
Author(s)
濱本宏, 鍵和田聡, 前島健作, 難波成任, 大島研郎, 山次康幸
Total Pages
544
Publisher
養賢堂
ISBN
4-8425-0584-2
