tRNA介在領域の分解能欠損による植物ミトコンドリア病発生機構

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21228001
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 秋光 和也 香川大学, 農学部, 教授 (80263888)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 多田 安臣 香川大学, 総合生命科学研究センター, 准教授 (40552740)
• Keywords: 遺伝子 / 植物 / ミトコンドリア / 宿主特異的毒素 / 植物病理学 / カンキツ / ゲノム / 病原性

Research Abstract

これまでの結果から、ACR毒素非感受性品種では、AmBP30遺伝子発現が誘導され、翻訳されたAmBP30タンパクは他のタンパク群と複合体化して、毒素レセプター遺伝子ACRSを含むtRNA-Alaの介在領域を分解するが、感受性品種では本領域は分解されず、その領域に座乗するACRS遺伝子が翻訳され、毒素感受化していると考えている。そこで我々は、毒素非感受性・感受性品種間で本遺伝子プロモーター配列・機能に差があると考え比較したところ、毒素感受性のラフレモンプロモータにのみ負の転写制御因子の結合サイトが見られる事を明らかにした。この制御因子をコードする遺伝子の単離にも成功し、大腸菌発現産物を用いてプロモーターの推定サイトへの結合を現在確かめている。
ACR毒素レセプター遺伝子ACRSmRNAに結合するタンパクとしてアフィニティー精製したAmBP30を基点に、免疫沈降・酵母two hybrid法の2つの方法を用いて、AmBP30複合体の構成タンパク2つを明らかにした。さらにAmBP30と複合化する可能性のある関連タンパクを複数選抜出来ている。これらの知見はACRS遺伝子が座乗する介在領域RNAの分解阻害のためレセプタータンパクが翻訳され、植物ミトコンドリア病害発生の第一因子となることを証明するための重要な成果であるとともに、これまで全く未知であったtRNA-Alaの介在領域分解機構の解明への大きな第一歩となると考える。
これまでに我々は、毒素生合成遺伝子クラスターが座乗する小型染色体のマスシーケンス解析を進め、ACT毒素生合成遺伝子6個とACR毒素生合成遺伝子2個が各毒素の生合成に必須であり、毒素生産能の欠損が病原性の失活に繋がる事を明らかにした。さらに、これらのクラスターが座乗する染色体構造の比較から共通領域を見出し、まだ毒素生合成クラスターが座乗する小型染色体が特定されていない(例えばタバコ病原型)Alternaria菌での利用の可能性も見え始めた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ミトコンドリアゲノムに座乗するACR毒素レセプター遺伝子ACRSの結合タンパクAmBP30をコードする遺伝子発現制御に関わると予想される制御因子を明らかにし、免疫沈降・酵母two hybridの2つの方法を用いて、AmBP30複合体の構成タンパク2つを既に明らかにした。さらに標的遺伝子破壊・RNA silencing法を用いてリガンドである毒素の生合成遺伝子の機能解析も順調に進めて、ACT毒素生合成遺伝子6個とACR毒素生合成遺伝子2個が各毒素の生合成に必須である事を明らかにした。

Strategy for Future Research Activity

AM2BP30遺伝子の負の制御因子の大腸菌発現系の確立により、プロモーターへの結合を確認する。AmBP30複合体の構成タンパクとして同定した2つのタンパクについて、AmBP30との相互反応に必須なアミノ酸を特定し、さらにこれらのタンパクと他の候補タンパク群との関係を酵母two hybrid法等を用いて解析する。生合成遺伝子クラスターが座乗する染色体のマスシーケンス情報と毒素の推定合成経路から推定される残りの遺伝子について、毒素生合成における機能を標的遺伝子破壊とRNA silencingを用いた解析と本染色体特定領域を解析する。

Research Products

• [Journal Article] Role of the pathotype-specific ACRTS1 gene encoding a hydroxylase involved in the biosynthesis of host-selective ACR-toxin in the rough lemon pathotype of Alternaria alternata (2012)
  • Author(s): Izumi, Y., Kamei, E., Miyamoto, Y., Ohtani, K., Masunaka, A., Fukumoto, T., Gomi, K., Tada, Y., Ichimura, K., Peever, T.L., Akimitsu, K.
  • Journal Title: Phytopathology Volume: 102(In press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ACR毒素レセプター遺伝子mRNA結合タンパク(AmBP30)と相互作用するタンパク質に関する研究 (2012)
  • Author(s): 大谷耕平, 安田晋輔, 西村聡, 三宅ちか子, 多々納智, 小野由紀子, 多田安臣, 市村和也, 五味剣二, 秋光和也
  • Organizer: 日本植物病理学会大会
  • Place of Presentation: 博多、福岡
  • Year and Date: 2012-03-28
• [Presentation] 各種ACT毒素生産菌株におけるACT毒素・AF毒素生産菌CD染色体の共通領域配列の分布 (2012)
  • Author(s): 溝渕優希, 和泉悠利子, 宮本蓉子, 増中章, 五味剣二, 多田安臣, 市村和也, 柘植尚志, 山本幹博, 秋光和也
  • Organizer: 日本植物病理学会大会
  • Place of Presentation: 博多、福岡
  • Year and Date: 2012-03-28
• [Presentation] Alternaria leaf spot病菌におけるACR毒素生合成酵素遺伝子の機能解析 (2012)
  • Author(s): 和泉悠利子, 大谷耕平, 宮本蓉子, 増中章, 五味剣二, 多田安臣, 市村和也, 秋光和也
  • Organizer: 日本植物病理学会大会
  • Place of Presentation: 博多、福岡
  • Year and Date: 2012-03-28
• [Presentation] Studies on putative proteins consisting with a ACR-toxin Sensitivity gene (ACRS) mRNA-binding protein (AmBP30) complex (2012)
  • Author(s): Ohtani, K., Yasuda, S., Nishimura, S., Miyake, C., Tatano, S., Ono, Y., Nishida, S., Tada, T., Ichimura, K., Gomi, K., Akimitsu, K.
  • Organizer: The 2^<nd> Korea-Japan Joint Symposium
  • Place of Presentation: Fukuoka, Japan
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] Functional analysis of TOX genes in the rough lemon pathotype of Alternaria alternata (2012)
  • Author(s): Izumi, Y., Ohtani, K., Miyamoto, Y., Masunaka, A., Gomi, K., Tada, Y., Ichimura K., Akimitsu, K.
  • Organizer: The 2^<nd> Korea-Japan Joint Symposium
  • Place of Presentation: Fukuoka, Japan
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] Distribution of non-tox common regions of ACT- and AF-toxin Tox chromosomes in various isolates of the tangerine pathotype of Alternaria alternata (2012)
  • Author(s): Mizobuchi, Y., Ohtani, K., Izumi, Y., Miyamoto, Y., Masunaka, A., Gomi, K., Tada, Y., Ichimura, K., Tsuge, T., Yamamoto, M., Akimitsu, K.
  • Organizer: The 2^<nd> Korea-Japan Joint Symposium
  • Place of Presentation: Fukuoka, Japan
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] Structure of the conditionally dispensable chromosomes controlling pathogenicity of Alternaria alternata pathogens (2012)
  • Author(s): Harimoto, Y., Cho, Y., Mase, C., Shinjo A., Hatta, R., Kawase, M., Hara A., Kondou, H., Goto, C., Hanada, K., Akagi, Y., Kodama, M., Yamamoto, M., Akimitsu, K., Otani, H., Tsuge, T.
  • Organizer: The 2^<nd> Korea-Japan Joint Symposium
  • Place of Presentation: Fukuoka, Japan
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] ACR毒素によるカンキツミトコンドリア膜電位の変化について (2011)
  • Author(s): 小川実可子, 小野由希子, 大谷耕平, 福元健志, 五味剣二, 多田安臣, 市村和也, 秋光和也
  • Organizer: 日本植物病理学会関西部会
  • Place of Presentation: 高松、香川
  • Year and Date: 2011-10-01
• [Presentation] ACT毒素生合成遺伝子クラスターとAF毒素生合成クラスターがそれぞれ座乗する染色体の共通領域中のORF配列の比較 (2011)
  • Author(s): 溝淵優希, 大谷耕平, 和泉悠利子, 宮本蓉子, 増中章, 五味剣二, 多田安臣, 市村和也, 柘植尚志, 山本幹博, 秋光和也
  • Organizer: 日本植物病理学会関西部会
  • Place of Presentation: 高松、香川
  • Year and Date: 2011-10-01
• [Presentation] Alternaria alternataラフレモン系統の宿主特異的ACR毒素生合成遺伝子であるPKSの機能解析 (2011)
  • Author(s): 和泉悠利子, 大谷耕平, 宮本蓉子, 増中章, 五味剣二, 多田安臣, 市村和也, 秋光和也
  • Organizer: 日本植物病理学会関西部会
  • Place of Presentation: 高松、香川
  • Year and Date: 2011-10-01
• [Book] Genome-enabled Evaluation of Specificity in Citrus and Alternaria Interactions In : Genome-Enabled Analysis of Plant-Pathogen Interactions(T.Wolpert, T.Shiraishi, K.Akimitsu, and J.Glazebrook eds.) (2011)
  • Author(s): Akimitsu, K., Miyamoto, Y., Ohtani, K., Masunaka, A., Izumi, Y., Yasuda, S., Nishida, T., Fukumoto, T., Ishimoto, T., Kano, A., Katoh, H., Saitoh, Y., Tada, Y., Ichimura, K., Gomi, K.
  • Total Pages: 260
  • Publisher: American Phytopathological Society Press