パターン認識受容体を介した植物免疫制御機構の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22248041
• Research Institution: Meiji University
• Principal Investigator: 澁谷 直人 明治大学, 農学部, 教授 (70350270)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 賀来 華江 明治大学, 農学部, 教授 (70409499)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: パターン認識受容体 / 植物免疫 / シグナル伝達 / エリシター / キチン

Outline of Annual Research Achievements

植物のLysM型受容体分子に属するCEBiPやCERK1はキチンを認識して免疫応答を誘導する。一方、構造的に類似した、マメ科植物のLysM型受容体であるNFR1やNFR5は、根粒菌の分泌する共生シグナルであるNod-factorを認識し、根粒形成を誘導する。われわれはこれまでに、これらのLysM型受容体のキナーゼドメインにおける特殊なアミノ酸配列、YAQの有無が下流の免疫応答と共生応答の切り分けにつながっていることを明らかにし、この配列の獲得が根粒菌共生の進化過程の重要なイベントであったことを示した（Nakagawa et al., 2011）。一方、その後の検討から、このYAQ配列は根粒菌共生をしないさまざまな植物のCERK1ホモログ中にも保存されていることが明らかになった。このことと、多くの陸上植物が菌根菌と共生すること、また、菌根菌共生と根粒菌共生はシグナル伝達系上流部分で共通した経路を必要とすることを考え合わせると、YAQ配列を有するこれらのCERK1ホモログが免疫応答に加えて菌根菌共生にも関与することが示唆された。こうした可能性を検証するため、キチン応答に必須であることが知られている、イネのOsCERK1のノックアウト変異体を作出し菌根菌に対する応答を検討した結果、OsCERK1はキチン応答に必須であるだけでなく、菌根菌共生にも必要であることが明らかになった。この結果は、単一の受容体キナーゼが免疫応答と共生応答という対照的な生物機能に関わるという極めて興味深いものであり、植物・微生物の共生に関わる受容体、シグナル伝達系の進化を考える上で重要な示唆を与えるものである。
この他、キチン受容体CERK1の自己リン酸化部位の機能解析を続行し、キナーゼ活性の制御に関わる部位のほか、下流のシグナル伝達系因子との相互作用を介して機能する部位が存在することを示唆する結果を得た。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Selective regulation of chitin-induced defense response by the Arabidopsis receptor-like cytoplasmic kinase PBL27. (2014)
  • Author(s): T. Shinya, K. Yamaguchi, Y. Desaki, K. Yamada, T. Narisawa, Y. Kobayashi, K. Maeda, M. Suzuki, T. Tanimoto, J. Takeda, M. Nakashima, R. Funama, M. Narusaka, Y. Narusaka, H. Kaku, T. Kawasaki, N. Shibuya
  • Journal Title: Plant Journal Volume: 79 Pages: 56-66
  • DOI: 10.1111/tpj.12535
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Bifunctional plant receptor, OsCERK1, regulates both chitin-triggered immunity and arbuscular mycorrhizal symbiosis in rice. (2014)
  • Author(s): K. Miyata, T. Kozaki, Y. Kouzai, K. Ozawa, K. Ishii, E. Asamizu, Y. Okabe, Y. Umehara, A. Miyamoto, Y. Kobae, K. Akiyama, H. Kaku, Y. Nishizawa, N. Shibuya, T. Nakagawa
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 55 Pages: 1859-1863
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu129
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Targeted gene disruption of OsCERK1 reveals its indispensable role in chitin perception and involvement in the peptidoglycan response and immunity in rice. (2014)
  • Author(s): Y. Kouzai, S. Mochizuki, K. Nakajima, Y. Desaki, M. Hayafune, H. Miyazaki, N. Yokotani, K. Ozawa, E. Minami, H. Kaku, N. Shibuya, Y. Nishizawa
  • Journal Title: Molecular Plant-Microbe Interactions Volume: 27 Pages: 975-982
  • DOI: 10.1094/MPMI-03-14-0068-R
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] シロイヌナズナCERK1の自己リン酸化はキナーゼの活性化と基質の特異的リン酸化を通じてキチン応答を制御する (2015)
  • Author(s): 渋谷匡俊、須藤憲吉、島田日加瑠、鈴木丸陽、中島正登、辻本 奈都美、大西美帆子、紀藤圭治、出崎能丈、賀来華江、渋谷直人
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] キチン受容体キナーゼCERK1のユビキチン化部位の同定と機能解析 (2015)
  • Author(s): 中島正登、渋谷匡俊、田中 優太、椎野 聖大、紀藤圭治、出崎能丈、賀来華江、渋谷直人
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] 植物免疫応答としてのカロース蓄積に関わる膜交通系因子の解析 (2015)
  • Author(s): 八嶋航平、小針 政輝、住谷 雄介、上田貴志、出崎能丈、賀来華江、渋谷直人
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] キチン受容体を介した植物免疫制御機構 (2014)
  • Author(s): 渋谷直人
  • Organizer: 日本応用糖質科学会平成26年度大会
  • Place of Presentation: 新潟県新潟市
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
  • Invited
• [Presentation] CERK1と相互作用するE3ユビキチンリガーゼの機能解析 (2014)
  • Author(s): 出崎能丈、十文字純一、竹田潤、鈴木丸陽、中島正登、高橋昌平、八嶋航平、須藤健吉、賀来華江、渋谷直人
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 川崎市
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] 植物免疫応答の指標であるカロース蓄積の定量ツールの開発 (2014)
  • Author(s): 小針政輝、八嶋航平、出崎能丈、渋谷直人
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 川崎市
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] Selective regulation of chitin-induced defense response by the Arabidopsis receptor-like cytoplasmic kinase PBL27 (2014)
  • Author(s): Tomonori Shinya, Koji Yamaguchi, Yoshitake Desaki, Kenta Yamada, Tomoko Narisawa, Yoshihiro Kobayashi, Kanako Maeda, Maruya Suzuki, Takumi Tanimoto, Jun Takeda, Masato Nakashima, Ryota Funama, Mari Narusaka, Yoshihiro Narusaka, Hanae Kaku, Tsutomu Kawasaki, Naoto Shibuya
  • Organizer: 第16回植物・微生物相互作用の分子機構に関する国際シンポジウム
  • Place of Presentation: ギリシャ、ロードス市
  • Year and Date: 2014-07-06 – 2014-07-10
• [Presentation] Rice chitin receptor CEBiP relies on a unique sandwich-type dimerization for its immune signaling. (2014)
  • Author(s): Masahiro Hayafune, Yoshitake Desaki, Miyu Kayama, Rita Berisio, Roberta Marchetti, Alba Silipo, Flavia Squeglia, Alessia Ruggiero, Ken Tokuyasu, Antonio Molinaro, Naoto Shibuya, Hanae Kaku
  • Organizer: 第16回植物・微生物相互作用の分子機構に関する国際シンポジウム
  • Place of Presentation: ギリシャ、ロードス市
  • Year and Date: 2014-07-06 – 2014-07-10
• [Presentation] A SINGLE LysM RECEPTOR KINASE, RICE OsCERK1, SWITCHES REJECTION OR ACCEPTANCE OF INFECTING MICROBES. (2014)
  • Author(s): Tomomi Nakagawa, Kana Miyata, Toshinori Kozaki, Yusuke Kouzai, Kenjirou Ozawa, Kazuo Ishii, Erika Asamizu, Yoshihiro Okabe, Yosuke Umehara, Ayano Miyamoto, Yoshihiro Kobae, Kohki Akiyama, Hanae Kaku, Yoko Nishizawa, Naoto Shibuya
  • Organizer: 第16回植物・微生物相互作用の分子機構に関する国際シンポジウム
  • Place of Presentation: ギリシャ、ロードス市
  • Year and Date: 2014-07-06 – 2014-07-10
• [Presentation] Characterization of an Arabidopsis CERK1 interacting E3 ubiquitin ligase (2014)
  • Author(s): Yoshitake Desaki, Junichi Jumonji, Jun Takeda, Maruya Suzuki, Masato Nakashima, Shohei Takahashi, Kohei YashimaHanae Kaku, Naoto Shibuya,
  • Organizer: 第16回植物・微生物相互作用の分子機構に関する国際シンポジウム
  • Place of Presentation: ギリシャ、ロードス市
  • Year and Date: 2014-07-06 – 2014-07-10
• [Presentation] Ligand recognition and membrane signaling by plant chitin receptors (2014)
  • Author(s): Naoto Shibuya
  • Organizer: Networks in Immunity Workshop
  • Place of Presentation: 米国、デービス市
  • Year and Date: 2014-04-01 – 2014-04-03
  • Invited
• [Book] The Lotus japonicus genome (2014)
  • Author(s): T. Nakagawa, S. Okazaki, N. Shibuya
  • Total Pages: 267
  • Publisher: Springer