ホストスイッチングに伴うシグナル伝達系の解明-新規バイオセンサーの開発に向けて-

• Project/Area Number: 08J07282
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied genomics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 石井 佳子 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2010: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2009: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2008: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
• Keywords: ファイトプラズマ / ホストスイッチング / 遺伝子発現制御 / 転写因子 / 宿主適応メカニズム / 植物 / 昆虫

Research Abstract

ファイトプラズマ(Phytoplasma asteris)は、700種以上の植物に感染する植物病原細菌であり、農業生産上甚大な被害を引き起こす。ファイトプラズマは植物体内においては節部細胞に局在し、ヨコバイなどの吸汁性昆虫によって植物から植物へと伝搬される。このようにファイトプラズマは植物・昆虫という全く異なる宿主へと交互に感染する「ホストスイッチング」によって生活環を成り立たせており、その宿主適応メカニズムに興味が持たれている。本研究では、ファイトプラズマがどのように異なる2界の宿主環境を認識して遺伝子発現を制御しているのかを明らかにすることを目的とする。
昨年度は、本研究室で解読されたPhytoplasma asteris OY-Mの全ゲノム配列から、ファイトプラズマの転写因子としてRpoD及びFliAを特定し、これらの転写因子の宿主内における転写発現量を比較するため、RpoD及びFliAのリアルタイムPCR解析行った。その結果、RpoDの発現量は昆虫感染時に約4倍上昇していたことから、RpoDは昆虫宿主への適応に重要なOY遺伝子を制御していると考えられた。そこで本年度は、RpoDが昆虫感染時に発現量が上昇しているOY遺伝子(rrnB、rpsJ、gyrB)を制御しているかを調べるために、大腸菌内にRpoD発現ベクター及びこれらのOY遺伝子のプロモーター制御下にルシフェラーゼを組み込んだベクターを導入し、RpoDとプロモーターの結合能を解析した。その結果、RpoDを発現させた場合のみルシフェラーゼ活性が観察されたことから、RpoDはrrnB、rpsJ、gyrBのプロモーターを認識し、遺伝子発現を誘導することが明らかとなった。本研究より、RpoDは昆虫感染時に発現量が上昇しているOY遺伝子を正に制御していることが明らかとなり、RpoDはOYの宿主転換に伴う遺伝子発現制御に重要な役割を担うことが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Sequence valiability in the immunodominant membrane protein genes of phytoplasma. (2010)
  • Author(s): Kakizawa S., Kawanishi T., Ishii Y., Hoshi A., Ishii Y., Kojima N., Sugawara K., Oshima K., Namba S.
  • Journal Title: Japanese Journal of Mycoplasmology Volume: 35 Pages: 65-67
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evolutionary analysis of mycoplasmas based on whole genomic information. (2010)
  • Author(s): Oshima K., Hoshi A., Ishii Y., Kakizawa S., Kawanishi T., Kojima N., Sugawara K., Ishii Y., Nishida H., Namba S.
  • Journal Title: Japanese Journal of Mycoplasmology Volume: 35 Pages: 74-76
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Unique features of a phytoplasma genome and its membrane proteins involved in host specificity. (2010)
  • Author(s): Kakizawa S., Hoshi A., Ishii Y., Kojima N., Sugawara K., Neriya Y., Maejima K., Oshima K., Namba S.
  • Journal Title: Proc.10th US-JAPAN seminar on plant-pathogen interactions Pages: 103-110
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In the non-insect-transmissible line of Onion Yellows phytoplasma(OY-NIM), the plasmid encoded, transmembrane protein ORF3 lacks the major promoter region (2009)
  • Author(s): Ishii, Y., Kakizawa, S., Hoshi, A., Maejima, K., Kagiwada, S., Yamaji, Y., Oshima, K., Namba, S.
  • Journal Title: Microbiology 155 Pages: 2058-2067
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Process of reductive evolution during 10 years in plasmids of a non-insect-transmissible phytoplasma (2009)
  • Author(s): Ishii, Y., Oshima, K., Kakizawa, S., Hoshi, A., Maejima, K., Kagiwada, S., Yamaji, Y., Namba, S.
  • Journal Title: Gene 446 Pages: 51-56
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A unique virulence factor for proliferation and dwarfism in plants identified from a phytopathogenic bacterium (2009)
  • Author(s): Hoshi, A., Oshima, K., Kakizawa, S., Ishii, Y., Ozeki, J., Hashimoto, M., Komatsu, K., Kagiwada, S., Yamaji, Y., Namba, S.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA. 106 Pages: 6416-6421
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cloning of immunodominant membrane protein genes of phytoplasmas and their in planta expression (2009)
  • Author(s): Kakizawa, S., Oshima, K., Ishii, Y., Hoshi, A., Maejima, K., Jung, H. Y., Yamaji, Y., Namba, S.
  • Journal Title: FEMS Microbiology Letters 293 Pages: 92-101
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Heterogeneic dynamics of the structures of multiple gene clusters in two pathogenetically different lines originating from the same phytoplasma (2008)
  • Author(s): Arashida, R., Kakizawa, S., Hoshi, A., Ishii, Y., Jung, H. Y., Kagiwada, S., Yamaji, Y., Oshima, K., Namba, S.
  • Journal Title: DNA & Cell Biology 27 Pages: 209-217
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cloning and characterization of the antigenic membrane protein (Amp) gene and in situ detection of Amp from malformed flowers infected with Japanese hydrangea phyllody phytoplasma (2008)
  • Author(s): Arashida, R., Kakizawa, S., Ishii, Y., Hoshi, A., Jung, H. Y., Kagiwada, S., Yamaji, Y., Oshima, K., Namba, S.
  • Journal Title: Phytopathology 98 Pages: 769-775
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ファイトプラズマのプラスミドは染色体よりも可塑性に富んでいる (2010)
  • Author(s): 石井佳子・菅原杏子・小島信子・石井良裕・煉谷裕太朗・柿澤茂行・星朱香・姫野未紗子・大島研郎・難波成任
  • Organizer: 平成22年度日本植物病理学会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] ファイトプラズマの昆虫伝搬能喪失株におけるプラスミドの退行的進化 (2010)
  • Author(s): 石井佳子・煉谷裕太郎・柿澤茂行・大島研郎・難波成任
  • Organizer: 日本マイコプラズマ学会第35回学術集会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] Gradual loss of the plasmid from OY phytoplasma, and relationship between Insect-transmissibility and plasmids of phytoplasma. (2010)
  • Author(s): Ishii Y., Kakizawa S., Hoshi A., Oshima K., Namba S.
  • Organizer: 18th International Congress of the International Organization for Mycoplasmology
  • Place of Presentation: イタリア
• [Presentation] 植物病原細菌ファイトプラズマにおける昆虫伝搬能とプラスミドとの関連性 (2009)
  • Author(s): 石井佳子・柿澤茂行・星朱香・石井良裕・小島伸子・菅原杏子・大鳥研郎・難波成任
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] ファイトプラズマの昆虫伝搬能喪失株におけるプラスミド上のプロモーター配列欠失について (2008)
  • Author(s): 石井佳子, 星朱香, 柿澤茂行, 大島研郎, 難波成任
  • Organizer: 日本植物病理学会
  • Place of Presentation: 松江