ＭＡＰキナーゼ活性の可視化による植物免疫機構の解明

• Project/Area Number: 14J04206
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied molecular and cellular biology
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 安達 広明 名古屋大学, 生命農学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: MAPK / FRET / バイオセンサー / MAPKセンサー

Outline of Annual Research Achievements

植物独自の免疫システムは、2段階の質的に異なる抵抗反応で構成されるが、共通してMAPKカスケードを介して発揮される。1つのシグナル伝達経路が異なる応答を誘導する要因として、MAPK活性の持続時間の長さや強度の違いが考えられる。病原菌認識後のMAPKの活性動態を調べるには、従来の生化学的解析とは異なり、非破壊的にMAPK活性を評価できる実験系が必要である。本研究では、MAPKの活性動態を可視化するバイオセンサー (MAPKセンサー) を作製し、病原菌が感染した細胞でMAPK活性を時間的・空間的に観察することで、MAPKシグナル伝達機構の分子基盤を構築することを目的とした。
本センサーは、MAPKによる基質タンパク質のリン酸化に応答し、2種の隣接した蛍光タンパク質間で蛍光共鳴エネルギー移動 (FRET) が起こるように設計している。FRET強度には、2種の蛍光タンパク質間の距離と角度が重要であり、リン酸化活性に依存して生体内で理想的な配置をとる構造を模索する必要がある。蛍光タンパク質の配向やリンカーの種類を検討し、FRET強度比 (ON/OFF) が1.3以上となる実用レベルのセンサーの作製に成功した。また、MAPKセンサーに細胞内局在シグナルを付加し、任意に植物細胞内での局在を調整した。それらセンサーを一過的に発現させたベンサミアナタバコ葉に免疫応答を誘導すると、それぞれの細胞内局在部位においてFRETによる蛍光が観察された。この結果から、作製したMAPKセンサーが、MAPK活性のライブイメージングを可能にする有用なツールであることが示された。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Nicotiana benthamiana MAPK-WRKY pathway confers resistance to a necrotrophic pathogen Botrytis cinerea. (2016)
  • Author(s): Adachi, H., Ishihama, N., Nakano, T., Yoshioka, M. and Yoshioka, H.
  • Journal Title: Plant Signaling & Behavior Volume: 11 Issue: 6 Pages: e1183085-e1183085
  • DOI: 10.1080/15592324.2016.1183085
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] WRKY transcription factors phosphorylated by MAPK regulate a plant immune NADPH oxidase in Nicotiana benthamiana. (2015)
  • Author(s): Adachi, H., Nakano, T., Miyagawa, N., Ishihama, N., Yoshioka, M., Katou, Y., Yaeno, T., Shirasu, K. and Yoshioka, H.
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 27 Issue: 9 Pages: 2645-2663
  • DOI: 10.1105/tpc.15.00213
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A receptor pair with an integrated decoy converts pathogen disabling of transcription factors to immunity. (2015)
  • Author(s): Le Roux, C., Huet, G., Jauneau, A., Camborde, L., Tremousaygue, D., Kraut, A., Zhou, B., Levaillant, M., Adachi, H., Yoshioka, H., Raffaele, S., Berthome, R., Coute, Y., Parker, J.E. and Deslandes, L.
  • Journal Title: Cell Volume: 161 Issue: 5 Pages: 1074-1088
  • DOI: 10.1016/j.cell.2015.04.025
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Kinase-mediated orchestration of NADPH oxidase in plant immunity. (2015)
  • Author(s): Hiroaki Adachi and Hirofumi Yoshioka
  • Journal Title: Brief. Funct. Genomics Volume: 14 Issue: 4 Pages: 253-259
  • DOI: 10.1093/bfgp/elv004
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 免疫応答においてMAPK活性を可視化するバイオセンサーの開発 (2017)
  • Author(s): 安達広明・石濱伸明・吉岡美樹・鳴坂真理・鳴坂義弘・吉岡博文
  • Organizer: 平成29年度日本植物病理学会大会
  • Place of Presentation: アイーナ・いわて県民情報交流センター, 岩手
  • Year and Date: 2017-04-26
• [Presentation] Live-imaging of MAPK activity in plant immune responses (2017)
  • Author(s): Adachi, H., Ishihama, N., Yoshioka, M., Narusaka, M., Narusaka Y. and Yoshioka H.
  • Organizer: 第58回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学郡元キャンパス, 鹿児島
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] 免疫応答におけるSIPKの細胞内動態 (2016)
  • Author(s): 安達広明・波多江健太・吉岡美樹・鳴坂真理・鳴坂義弘・吉岡博文
  • Organizer: 平成28年度日本植物病理学会関西部会
  • Place of Presentation: 静岡県コンベンションアーツセンター グランシップ, 静岡
  • Year and Date: 2016-09-29
• [Presentation] Nicotiana benthamiana MAPK-WRKY pathway regulates effector-triggered ROS burst to confer resistance against Phytophthora infestans (2016)
  • Author(s): Adachi, H., Nakano, T., Miyagawa, N., Ishihama, N., Yoshioka, M., Katou, Y., Yaeno, T., Shirasu, K. and Yoshioka, H.
  • Organizer: XVII International Congress on Molecular Plant-Microbe Interactions
  • Place of Presentation: Portland, Oregon, USA
  • Year and Date: 2016-07-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] MAPKの基質となるWRKY型転写因子の葉緑体ROSバーストへの関与 (2016)
  • Author(s): 安達広明・波多江健太・佐藤昌直・吉岡博文
  • Organizer: 平成28年度日本植物病理学会大会
  • Place of Presentation: 岡山コンベンションセンター, 岡山
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] RNA-seq based transcriptome analysis of MAPK-WRKY pathway responsive genes to explore cell death regulatory networks (2016)
  • Author(s): 安達広明・佐藤昌直・吉岡博文
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学, 岩手
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] MAPK-WRKY pathway mediates effector-triggered ROS burst by transactivation of NbRBOHB in Nicotiana benthamiana (2015)
  • Author(s): Adachi, H., Ishihama, N., Nakano, T., Miyagawa, N., Yoshioka, M., Yaeno, T., Shirasu, K. and Yoshioka, H.
  • Organizer: 11th US-Japan Scientific Seminar
  • Place of Presentation: 香川
  • Year and Date: 2015-10-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 植物免疫におけるMAPK-WRKY経路を介した活性酸素生産機構 (2015)
  • Author(s): 安達広明
  • Organizer: 第36回日本植物病理学会関西部会 若手の会
  • Place of Presentation: 徳島県郷土文化会館，徳島
  • Year and Date: 2015-09-28
  • Invited
• [Presentation] MAPK-WRKY pathway up-regulates NbRBOHB gene and contributes to effector-triggered ROS burst in Nicotiana benthamiana (2015)
  • Author(s): Adachi, H., Nakano, T., Miyagawa, N., Ishihama, N., Yoshioka, M., Katou, Y., Yaeno, T., Shirasu, K. and Yoshioka, H.
  • Organizer: The 4th International Conference on Biotic Plant Interactions
  • Place of Presentation: Nanjing, China
  • Year and Date: 2015-08-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Transactivation of NbRBOHB gene via MAPK-WRKY pathway is essential for effector-triggered ROS burst in Nicotiana benthamiana (2015)
  • Author(s): Adachi, H., Ishihama, N., Nakano, T., Miyagawa, N., Yoshioka, M., Yaeno, T., Shirasu, K. and Yoshioka, H.
  • Organizer: 12th International Conference on Reactive Oxygen and Nitrogen Species in Plants: from model systems to field
  • Place of Presentation: Palazzo della Gran Guardia, Verona, Italy
  • Year and Date: 2015-06-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] RNA-seqによるMAPK-WRKY経路下流の植物免疫関連遺伝子の探索 (2015)
  • Author(s): 安達広明・佐藤昌直・吉岡博文
  • Organizer: 平成27年度日本植物病理学会大会
  • Place of Presentation: 東京都 明治大学 駿河台キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-28 – 2015-03-31
• [Presentation] RNA-seqによるMAPK-WRKY経路下流の免疫応答誘導機構の解析 (2015)
  • Author(s): 安達広明・佐藤昌直・吉岡博文
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京都 東京農業大学 世田谷キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] MAPK-WRKY経路によるNbRBOHB 遺伝子の転写活性化は抵抗性遺伝子を介したROS生産に必要である (2014)
  • Author(s): 安達広明・石濱伸明・中野孝明・宮川典子・吉岡美樹・八丈野孝・白須 賢・吉岡博文
  • Organizer: 平成26年度植物感染生理談話会
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市 作並温泉
  • Year and Date: 2014-08-06 – 2014-08-08
• [Presentation] Transactivation mechanism of NbRBOHB gene via MAPK-WRKY pathway in Nicotiana benthamiana (2014)
  • Author(s): Hiroaki Adachi, Nobuaki Ishihama, Takaaki Nakano, Noriko Miyagawa, Miki Yoshioka, Takashi Yaeno, Ken Shirasu and Hirofumi Yoshioka
  • Organizer: XVI International Congress on Molecular Plant-Microbe Interactions
  • Place of Presentation: RODOS PALACE HOTEL, RHODES, GREECE
  • Year and Date: 2014-07-06 – 2014-07-10
• [Presentation] MAPK-WRKY経路は抵抗性遺伝子に依存したNbRBOHB の転写活性化に関与する (2014)
  • Author(s): 安達広明・石濱伸明・中野孝明・宮川典子・吉岡美樹・八丈野孝・白須 賢・吉岡博文
  • Organizer: 平成26年度日本植物病理学会大会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2014-06-02 – 2014-06-04
• [Book] In vivo phosphorylation of WRKY transcription factor by MAPK. "Plant MAP Kinases: Methods and Protocols", In Methods in Molecular Biology (2014)
  • Author(s): Nobuaki Ishihama, Hiroaki Adachi, Miki Yoshioka and Hirofumi Yoshioka
  • Total Pages: 11
  • Publisher: Springer/Humana Press