植物における病原細菌認識の分子機構と認識情報伝達機構の解明

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21380073
• Research Institution: Nagahama Institute of Bio-Science and Technology
• Principal Investigator: 蔡 晃植 Nagahama Institute of Bio-Science and Technology, バイオサイエンス研究科, 教授 (00263442)
• Keywords: 植物免疫 / エリシター / MAMP / PAMP / 活性酸素 / タンパク質リン酸化 / 糖鎖 / 分子間相互作用

Research Abstract

本研究では、イネにおける病原細菌認識の分子機構を明らかにすることを目的として、イネにおける鞭毛タンパク質フラジェリン分子の受容メカニズムとその受容シグナルの伝達機構について調べる。本年度の研究によって、シロイヌナズナはフラジェリンのN末端22アミノ酸を認識して免疫反応を誘導するのに対し、イネはフラジェリンのC末端ドメイン約20kDaを認識することを明らかにするとともに、この受容体としてFliRK1、FliRK2と名付けた受容体型キナーゼを同定した。さらに、イネにおいてはFliRK1とFliRK2が細胞膜上でヘテロダイマーを形成している可能性を新たに示すことが出来た。また、このフラジェリン認識シグナルはカルシウム依存性プロテインキナーゼ(CPK)によって細胞内に伝達されることを明らかにするとともに、特にOsCPK8とOsCPK12がこの認識情報の伝達に関与することを初めて明らかにした。次に、フラジェリンとFliRK1との結合にはフラジェリンの糖鎖も関与することを明らかにした。イネに対して非親和性菌株のフラジェリンはイネに認識され免疫反応を誘導するが、イネに対して親和性菌株のフラジェリンは免疫反応を誘導しない。両者のフラジェリン間には14アミノ酸の置換が存在するが、このアミノ酸の置換は認識特異性には関与しなかった。そこで、両者間に存在する糖鎖構造について調べたところ、親和性菌株のフラジェリンでは3つのセリンと1つのスレオニン残基にそれぞれ分子量約500の糖鎖が存在するが、非親和性菌株のフラシェリンにはこのうちの一カ所のアミノ酸に糖鎖が存在しないことが明らかとなった。さらに、このアミノ酸を他のアミノ酸に置換したフラジェリンを作成することによって、この糖鎖構造の違いが特異的認識に重要であることを初めて明らかにすることが出来た。

Research Products

• [Journal Article] The transcription factor OsNAC4 is a key positive regulator of plant hypersensitive cell death. (2009)
  • Author(s): Kaneda, T., Taga, Y., Takai, R., Iwano, M., Matsui, H., Takayama, S., Isogai, A., Che F.S.
  • Journal Title: EMBO J. 28 Pages: 926-936
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphocholine-containing glycosyl inositol-phosphoceramides from Trichoderma viride induce defense responses in cultured rice cells. (2009)
  • Author(s): Uchiyama, R., Aoki, K., Sugimoto, H., Taka, N., Katayama, T., Itonori, S., Sugita, M., Che, F.S., Kumagai, H., Yamamoto, K.
  • Journal Title: Biosci. Biotechnol. Biochem. 73 Pages: 74-78
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of OsHSP90 and IREN, Ca^<2+> dependent nuclease, in plant hyper sensitive cell death induced by transcription factor OsNAC4. (2009)
  • Author(s): Taga, Y., Takai, R., Kaneda, T., Matsui, H., Isogai, A., Che, F.S.
  • Journal Title: Plant Signaling & Behavior 4 Pages: 1-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coordination of plastid protein import and nuclear gene expression by plastid-to-nucleus retrograde signaling. (2009)
  • Author(s): Kakizaki, T., Matsumura, H., Nakayama, K., Che F.S., Terauchi, R., Inaba, T.
  • Journal Title: Plant Physiol. 151 Pages: 1339-1353
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 植物病原細菌Acidovorax avenae非病原性菌株のイネ免疫反応を誘導するエフェクタータンパク質の同定と機能解析 (2010)
  • Author(s): 近藤真千子, 乗京知宏, 宮田千加、蔡晃植
  • Organizer: 2010年度日本農芸化学会年回
  • Place of Presentation: 東京、東京大学
  • Year and Date: 2010-03-29
• [Presentation] 植物病原細菌Acidovorax avenaeのフラジェリンに存在する糖鎖のイネ免疫誘導特異性における役割 (2010)
  • Author(s): 平井洋行, 古川岳人, 磯貝彰, 蔡晃植
  • Organizer: 2010年度日本農芸化学会年回
  • Place of Presentation: 東京、東京大学
  • Year and Date: 2010-03-29
• [Presentation] 転写因子OsNAC4によって誘導される過敏感細胞死の機構解析 (2010)
  • Author(s): 大坪由佳、松井弘善、多賀有里、日比野孝紀、金田隆志、磯貝彰、蔡晃植
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 熊本、熊本大学
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] イネ免疫反応誘導時における細胞内Ca^<2+>の変化と免疫誘導へのOsCPKの関与 (2010)
  • Author(s): 神村麻友、藤原沙都姫、笹木亮志、濱本訓行、磯貝彰、高山誠司、蔡晃植
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 熊本、熊本大学
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] イネ免疫反応誘導に関与する植物病原細菌由来の新規エフェクタータンパク質の同定とその機能解析 (2009)
  • Author(s): 近藤真千子, 乗京知宏, 吉田裕貴, 蔡晃植
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜、パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] 植物病原細菌Acidovorax avenaeの鞭毛タンパク質フラジェリンに存在する糖鎖修飾と植物免疫誘導特異性への関与 (2009)
  • Author(s): 平井洋行, 古川岳人, 大坪由佳, 磯貝彰, 蔡晃植
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜、パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] 植物における病原細菌の鞭毛タンパク質フラジェリンの認識とその認識情報による免疫反応の誘導機構 (2009)
  • Author(s): 蔡晃植
  • Organizer: 自然免疫における普遍性と多様性
  • Place of Presentation: 東京、明治大学
  • Year and Date: 2009-09-14
• [Presentation] Induction mechanism of rice immune responses mediated by Hrp gene cluster of Acidovorax avenae (2009)
  • Author(s): Machiko Kondo, Tomohiro Norikyo, Fang-Sik Che
  • Organizer: The 4th Joint seminner of Marine Bio NURI Center, Pukyong National University and Pusan National University and Nagahama Institute of Bio-Science and Technology.
  • Place of Presentation: Busan, Republic of Korea
  • Year and Date: 2009-04-24
• [Presentation] Glycosylation of flagellin from Acidovorax avenae is involved in specific recognition by rice (2009)
  • Author(s): Takehito Furukawa, Hiroyuki Hirai, Rie Hashida, Fang-Sik Che
  • Organizer: The 4th Joint seminner of Marine Bio NURI Center, Pukyong National University and Pusan National University and Nagahama Institute of Bio-Science and Technology.
  • Place of Presentation: Busan, Republic of Korea
  • Year and Date: 2009-04-24
• [Presentation] Cellular Ca2+ dynamics and role of OsCPKs in rice immune responses (2009)
  • Author(s): Mayu Kamimura, Ryoji Sasaki, Kuniyuki Hamamoto, Fang-Sik Che
  • Organizer: The 4th Joint seminner of Marine Bio NURI Center, Pukyong National University and Pusan National University and Nagahama Institute of Bio-Science and Technology.
  • Place of Presentation: Busan, Republic of Korea
  • Year and Date: 2009-04-24
• [Presentation] Plant Hypersensitive cell death mediated by transcription factor OsNAC4 (2009)
  • Author(s): Fang-Sik Che, Yuri Taga, Hiroyoshi Matsui, Takashi Kaneda
  • Organizer: The 4th Joint seminner of Marine Bio NURI Center, Pukyong National University and Pusan National University and Nagahama Institute of Bio-Science and Technology.
  • Place of Presentation: Busan, Republic of Korea
  • Year and Date: 2009-04-24