2013 Fiscal Year Research-status Report
セスバニア根粒菌の宿主殺傷機構の解明：R-bodyの発現と機能
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25450081
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
青野 俊裕 東京大学, 生物生産工学研究センター, 助教 (10372418)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 根粒菌 / マメ科植物 / 共生 |
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| Research Abstract |
Azorhizobium caulinodansはマメ科植物セスバニアの共生根粒菌である。本菌は植物体上の亀裂から植物体内に侵入し、宿主組織の細胞死を部分的に誘導するため、病原菌的側面を有するといえる。本菌の新奇病原菌的側面として、本菌がreb遺伝子群と呼ばれる宿主細胞の殺傷に関わる遺伝子群を保持し、reb遺伝子群の発現を抑制させることで共生を成立させていることを本研究に先立ち見いだした。本研究では、reb遺伝子群の発現抑制機構の全容を明らかにするとともに、reb遺伝子群が宿主への毒素等の輸送に関わる新奇分泌装置に関与するという仮説を提起し、それを証明することを目的としている。
今年度はまず、reb遺伝子群がrebオペロンを形成し、rebオペロンの転写開始点の決定を行った。かつて、転写因子PraRがreb遺伝子群のリプレッサーであることを見いだしていたが、本研究では、PraRが実際にrebオペロンのプロモーター領域に結合することを見いだした。また、PraRが結合する塩基配列も決定した。また、rebオペロンの最下流に位置する遺伝子はrebオペロン自体の発現を促進するアクティベーターをコードしていることを見いだし、この転写促進因子をRebRと名付けた。さらに、RebRが実際にrebオペロンのプロモーター領域に結合することを見いだし、RebRが結合する塩基配列も決定した。さらに、RebRは植物体内感染時においてアクティベーターとして機能するが、rebオペロンのPraRによる発現抑制はRebRによる発現促進より優先され、PraRが機能しないときのみRebRによる発現誘導が起こるため、reb遺伝子群による共生破綻が回避されていることを見いだした。
一方、電子顕微鏡レベルでの観察を行い、植物感染時にreb遺伝子群が高発現している変異株においては、reb遺伝子群によりコードされるコイル状の構造体R-bodyが形成していることを見いだした。
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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
本年度の到達目標としては、[課題１]reb遺伝子群の発現制御機構の解明においては、（1-1）reb locusの転写単位の決定、(1-2)PraRによるreb遺伝子群の発現制御が直接的であるのかを検討、（1-3）PraRの活性に影響を及ぼすPraR結合タンパク質の存在の検討、（1-4） reb遺伝子群の発現誘導に関する制御系の探索、を掲げたが、(1-3)以外は解決しており、特に、rebオペロンの発現に関与するリプレッサーとアクティベーターの存在を明確化した。
[課題2] R-bodyと未知なる毒素による宿主殺傷機構の解明においては、（2-1）R-bodyの微細構造解析、（2-2）分泌毒素の探索、を掲げたが、計画通りに進行している。
以上により、おおむね順調であると自己評価している。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度には解決しなかった（1-3）PraRの活性に影響を及ぼすPraR結合タンパク質の存在の検討を中心に課題1を進める。また、RebRが植物体内でのみアクティベーターとして機能する原因の追求を新たな課題として追加し、rebオペロンの発現制御機構の全容解明を進める。
課題2では植物体を用いた変異株のスクリーニングを行っているが、スクリーニングの規模を拡大し、目的変異株の取得を急ぐ。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本研究では、大型植物であるセスバニアを用いたスクリーニングが含まれており、その準備・栽培等に 時間および労力が多くかかる。そのため、25年度および 26年度は研究補助員を雇用する計画であった。しかし、25年度は所属学生と共にスクリーニングを行った。従って、人件費は使用しなかった。
また、研究自体が順調に進んだため、消耗品等の使用が予定よりも少なくてすんだ。
25年度分の人件費を26年度分に追加し、研究補助員の勤務時間を増加させ、スクリーニングの拡大化を図る予定である。
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