植物免疫における受容体型細胞質キナーゼを介したMAPKカスケードの活性化機構

• 研究課題/領域番号: 15H02489
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用分子細胞生物学
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 川崎 努 近畿大学, 農学部, 教授 (90283936)
• 研究協力者: 山口 公志 ; 児嶋 長次郎
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 41,080千円 (直接経費: 31,600千円、間接経費: 9,480千円); 2018年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2017年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2016年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2015年度: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
• キーワード: 植物免疫 / 受容体 / RLCK / MAPKKK / MAPK / 信号伝達 / MAPk

研究成果の概要

植物が細胞表面にもつ受容体は、病原菌の構成成分を認識して、様々な防御応答を誘導する。その際、受容体の下流で働くMAPKカスケードが防御応答を誘導する信号伝達系で主要な働きをしていることが知られている。しかし、植物では、受容体からMAPKカスケードの間の信号伝達経路が不明であった。本研究により、シロイヌナズナの受容体型細胞質キナーゼ(RLCK)であるPBL27が、真菌の構成成分であるキチンを認識する受容体CERK1とMAPKカスケードの最上流に位置するMAPKKK5を直接的に結ぶ分子であることを明らかにし、病原菌認識に伴うMAPKの活性化機構を初めて解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物の細胞膜上に存在する多数の受容体は、細胞外に存在する病原菌、ホルモン、分泌性ペプチドを検知し、細胞内のMAPKカスケードを介して、防御応答や形態形成など様々な生体反応を誘導するが、その分子機構は不明であった。本研究成果によって提唱した「RLCKによるMAPKKKの活性化のモデル」は、植物において普遍的であり、形態形成など、植物免疫研究以外の研究にも波及効果をもたらし、作物育種の有用な基盤情報として期待される。

研究成果

• [国際共同研究] マックスプランク研究所(ドイツ)
• [雑誌論文] OsDRE2 contributes to chitin-triggered response through its interaction with OsRLCK185 (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Koji、Yoshimura Yuya、Nakagawa Shinya、Mezaki Hirokazu、Yoshimura Satomi、Kawasaki Tsutomu
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 83 号: 2 ページ: 281-290
  • DOI: 10.1080/09168451.2018.1543012
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vivo monitoring of plant small GTPase activation using a F?rster resonance energy transfer biosensor (2018)
  • 著者名/発表者名: Wong Hann Ling、Akamatsu Akira、Wang Qiong、Higuchi Masayuki、Matsuda Tomonori、Okuda Jun、Kosami Ken-ichi、Inada Noriko、Kawasaki Tsutomu、Kaneko-Kawano Takako、Nagawa Shingo、Tan Li、Kawano Yoji、Shimamoto Ko
  • 雑誌名: Plant Methods 巻: 14 号: 1 ページ: 56-56
  • DOI: 10.1186/s13007-018-0325-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Arabidopsis ubiquitin ligase PUB12 interacts with and negatively regulates Chitin Elicitor Receptor Kinase 1 (CERK1) (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Koji、Mezaki Hirohisa、Fujiwara Masayuki、Hara Yuki、Kawasaki Tsutomu
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 12 号: 11 ページ: e0188886-e0188886
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0188886
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chitin receptor-mediated activation of MAP kinases and ROS production in rice and Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki Tsutomu、Yamada Kenta、Yoshimura Satomi、Yamaguchi Koji
  • 雑誌名: Plant Signal Behav 巻: 12 号: 9 ページ: e1361076-e1361076
  • DOI: 10.1080/15592324.2017.1361076
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Conservation of chitin-induced MAPK signaling pathways in rice and Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamada K, Yamaguchi K, Yoshimura S, Terauchi A, Kawasaki T
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 993-1002
  • DOI: 10.1093/pcp/pcx042
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chitin-triggered MAPK activation and ROS generation in rice suspension-cultured cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi K, and Kawasaki T
  • 雑誌名: Method Mol. Biol. 巻: 1578 ページ: 309-316
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-6859-6_26
  • ISBN: 9781493968589, 9781493968596
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Arabidopsis CERK1-associated kinase PBL27 connects chitin perception to MAPK activation (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamada K, Yamaguchi K, Shirakawa T, Nakagami H, Mine A, Ishikawa K, Fujiwara M, Narusaka M, Narusaka Y, Ichimura K, Kobayashi Y, Matsui H, Nomura Y, Nomoto M, Tada Y, Fukao Y, Fukamizo T, Tsuda K, Shirasu K, Shibuya N, Kawasaki T
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 35(22) 号: 22 ページ: 2468-2483
  • DOI: 10.15252/embj.201694248
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Expression, purification, and crystallization of a plant-specific DUF1110 protein from Oryza sativa (2016)
  • 著者名/発表者名: Harada K, Yamashita E, Inoue K, Yamaguchi K, Fujiwara T, Nakagawa A, Kawasaki T, and Kojima C.
  • 雑誌名: Acta Cryst. 巻: 72 号: 6 ページ: 480-484
  • DOI: 10.1107/s2053230x16007573
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 耐病性を向上させた次世代イネの作出に向けて (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口公志、川崎努
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: 73 ページ: 206-209
  • NAID: 40020476222
• [雑誌論文] エフェクターの宿主標的因子を利用した植物免疫シグナル伝達経路の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口公志、山田健太、白川友美、川崎努
  • 雑誌名: 植物感染生理談話会論文集 巻: 50 ページ: 63-72
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 外界.との接点としての細胞壁 (2015)
  • 著者名/発表者名: 光増可奈子、川崎努、澤進一郎
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 53 ページ: 535-541
  • NAID: 130005165660
• [学会発表] 植物免疫におけるMAPKを介したAGO4のエピジェネティック制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中川真哉、山口公志、山本剛太、田中裕也、山口暢俊、津田賢一、川崎努
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
• [学会発表] シロイヌナズナのMAPKKKのダイマー形成と活性化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤尾佳那子、山口公志、亀井美里、山口祥子、岡崎将大、川崎努
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
• [学会発表] MAPキナーゼとPBIファミリーを介したイネ免疫制御機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 一丸 航太、繁田 修佑、原田 健一、児嶋 長次郎、山口 公志、吉村 智美、川崎 努
  • 学会等名: 日本植物病理学会大会
• [学会発表] Immune signaling pathways activated by OsCERK1-mediated PAMP recognition (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Kawasaki
  • 学会等名: 16th International Symposium on Rice Functional Genomics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] イネのパターン誘導免疫に関与する新規因子の同定と機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中居 由依奈、繁田 修佑、一丸 航太、山口 公志、吉村 智美、川崎 努
  • 学会等名: 日本遺伝学会
• [学会発表] イネのキチン応答におけるOsPBI1-OsWRKY45を介した転写制御機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 繁田 修佑、安藤駿丞、井上健人、原田健一、一丸航太、吉村智美、山口公志、児嶋長次郎、川崎努
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
• [学会発表] Battle between rice immune system and Xanthomonas oryzae effectors (2017)
  • 著者名/発表者名: Koji Yamaguchi, Tsutomu Kawasaki
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学 (鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Conservation of chitin-induced MAPK activation mechanisms between rice and Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenta Yamada, Koji Yamaguchi, Akira Terauchi, Satomi Yoshimura, Tsutomu Kawasaki.
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学 (鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Antagonistic regulation of pattern-recognition receptor-mediated signaling in plant immunity (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuka Kobayashi, Tomomi Shirakawa, Kenta Yamada, Saori Suizu, Hitomi Tagawa, Koji Yamaguchi, Tsutomu Kawasaki
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学 (鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] flg22に応答したMAPキナーゼの活性化を制御するMAPKKKの同定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口公志 小林友華、深溝慶 川崎努
  • 学会等名: 日本植物病理学会大会
• [学会発表] イネ病原菌認識受容体Xa1によるTALエフェクターの認識機構の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 安藤駿丞、大内俊和、泉谷眞帆、山口公志、吉村智美、川﨑努
  • 学会等名: 日本植物病理学会関西部会
• [学会発表] イネのキチン応答におけるOsPBI1-OsWRKY45を介した転写制御機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 繁田 修佑、安藤駿丞、井上健人、原田健一、一丸航太、吉村智美、山口公志、児嶋長次郎、川崎努
  • 学会等名: 日本植物病理学会関西部会
• [学会発表] Crosstalk of pattern-recognition receptor-mediated signaling in plant immunity (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuka Kobayashi, Yuina Nakai ,Tomomi Shirakawa ,Kenta Yamada ,Koji Yamaguchi, Tsutomu Kawasaki
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
• [学会発表] Molecular mechanism of OsMAPKKK18 activation in rice immunity (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Terauchi, Kenta Yamada, Koji Yamaguchi, Satomi Yoshimura and Tsutomu Kawasak
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
• [学会発表] The CERK1-associated kinase PBL27 regulates chitin-triggered MAPK activation through phosphorylation of MAPKKK5 in Arabidopsis (2016)
  • 著者名/発表者名: Koji Yamaguchi, Kenta Yamada, Tomomi Shirakawa, Akira Mine,Yuka Kobayashi, Masayuki Fujiwara, Kazuya Ichimura, Mari Narusaka, Yoshihiro Narusaka, Kenichi Tsuda, and Tsutomu Kawasaki
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Conference, Latest advances in plant development & environmental response
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場 (兵庫県淡路市)
  • 年月日: 2016-11-29
  • 国際学会
• [学会発表] 植物免疫研究で残された謎に迫る (2016)
  • 著者名/発表者名: 川崎 努
  • 学会等名: 2016年遺伝学研究所研究会 「イネ分子遺伝学の彷徨 」
  • 発表場所: 国立遺伝学研究所（静岡県三島市）
  • 年月日: 2016-10-14
• [学会発表] PBL27 directly connects between the chitin receptor, CERK1 and MAPK cascade in chitin-triggered immunity (2016)
  • 著者名/発表者名: Koji Yamaguchi, Kenta Yamada, Tomomi Shirakawa, Akira Mine, Mari Narusaka, Yoshihiro Narusaka, Kazuya Ichimura, Kenichi Tsuda, Fukamizo Tamo, Naoto Shibuya, Tsutomu Kawasaki
  • 学会等名: 2016 IS-MPMI XVII Congress
  • 発表場所: Oregon Convention Center （米国)
  • 年月日: 2016-07-16
  • 国際学会
• [学会発表] Biological functions of rice immune factors targeted by Xanthomonas oryzae effectors (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Kawasaki
  • 学会等名: 2016 IS-MPMI XVII Congress
  • 発表場所: Oregon Convention Center （米国)
  • 年月日: 2016-07-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Conservation of chitin-induced MAPK activation mechanisms between rice and Arabidopsis (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenta Yamada, Koji Yamaguchi, Akira Terauchi, Kazuya Ishikawa, Tsutomu Kawasaki
  • 学会等名: 2016 IS-MPMI XVII Congress
  • 発表場所: Oregon Convention Center （米国)
  • 年月日: 2016-07-16
  • 国際学会
• [学会発表] キチン信号伝達系におけるCERK1- PBL27- MAPKKK5のリン酸化リレーの解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田 健太、 山口 公志、 白川 友美、 中神 弘史、藤原 正幸、 市村 和也、 深溝 慶、渋谷 直人、 川崎 努
  • 学会等名: 平成28年度日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター（岡山県岡山市北区）
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] キチン信号伝達系におけるMAPKKK5の活性化機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 亀井 美里，山田 健太，山口 公志，白川 友美, 深溝 慶，川崎 努
  • 学会等名: 平成28年度日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター（岡山県岡山市北区）
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] キチン受容体複合体の構成因子PUB12によるキチンシグナル伝達の制御機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 目崎 博久，山口 公志，林 晃大，三桝 信弥，藤原 正幸, 深溝 慶，渋谷直人, 川崎 努
  • 学会等名: 平成28年度日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター（岡山県岡山市北区）
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] 細胞膜上のPBL27とMAPKKK5の相互作用を介したキチン信号伝達機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 白川 友美，山口 公志，山田 健太，市村 和也，深溝 慶，川﨑 努
  • 学会等名: 平成28年度日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター（岡山県岡山市北区）
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] OsPUB44を介したイネの免疫応答におけるPBI1の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井上健人、石川和也、山口公志、吉村智美、田中幹人、原田健一、児嶋長次郎、川崎努
  • 学会等名: 平成28年度日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター（岡山県岡山市北区）
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] Molecular basis of the intracellular MAPK activation induced by perception of fungal chitin in Arabidopsis (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Kawasaki and Koji Yamaguchi
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学 （岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] PBL27 directly phosphorylates MAPKKK5 to regulate activation of MAPK in chitin signaling (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenta Yamada, Koji Yamaguchi, Tomomi Shirakawa, Hirofumi Nakagami, Masayuki Fujiwara, Kazuya Ichimura, Tamo Fukamizo, Naoto Shibuya, Tsutomu Kawasaki
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学 （岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] MAPKKK5 regulates activation of MAP kinases after perception of fungal chitin in Arabidopsis (2016)
  • 著者名/発表者名: Koji Yamaguchi, Kenta Yamada, Tomomi Shirakawa, Akira Mine, Mari Narusaka, Yoshihiro Narusaka, Kazuya Ichimura, Kenichi Tsuda, Fukamizo Tamo, Naoto Shibuya, Tsutomu Kawasaki
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学 （岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Pathogen recognition and intracellular immune signaling in plants (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Kawasaki
  • 学会等名: International symposium Current and Future Trends in Food and Agricultural Immunology
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] エフェクターの宿主標的因子を利用した植物免疫シグナル伝達経路の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口公志、山田健太、白川友美、川崎努
  • 学会等名: 植物感染生理談話会
  • 発表場所: 道後温泉 メルパルク松山 (愛媛県松山市)
  • 年月日: 2015-08-24
  • 招待講演
• [学会発表] PBL27 directly phosphorylates MAPKKK to activate chitin-induced MAPK cascade in Arabidopsis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Koji Yamaguchi, Kenta Yamadaa, Tomomi Shirakawa, Yuka Kobayashi, Misato Kamei, Tsutomu Kawasaki
  • 学会等名: The 4th International Conference on Biotic Plant Interactions
  • 発表場所: ・International Conference Hotel of Nanjing （中国）
  • 年月日: 2015-08-01
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular basis of OsRLCK185-mediated activation of MAP kinase cascade in chitin singnaling in rice (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenta Yamada, Koji Yamaguchi, Tsutomu Kawasaki
  • 学会等名: The 4th International Conference on Biotic Plant Interactions
  • 発表場所: ・International Conference Hotel of Nanjing （中国）
  • 年月日: 2015-08-01
  • 国際学会
• [学会発表] XopP, a type III effector of Xanthomonas oryzae, suppresses plant immunity via modulation of OsPUB44 ubiquitin ligase activity (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Ishikawa, Kenta Inoue, Koji Yamaguchi, Kazuaki Sakamoto, Yuichiro Muraguchi, Shiori Kitano, Madoka Ogawa, Seiji Tsuge, Tsutomu Kawasaki
  • 学会等名: The 4th International Conference on Biotic Plant Interactions
  • 発表場所: ・International Conference Hotel of Nanjing （中国）
  • 年月日: 2015-08-01
  • 国際学会
• [学会発表] Antagonistic regulation of MAP kinase cascades in PRRs-mediated immunity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Koji Yamaguchi, Kenta Yamada, Tomomi Shirakawa, Yuka Kobayashi, Misato Kamei, Tsutomu Kawasaki.
  • 学会等名: The 26th International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: パリコングレスセンター(フランス)
  • 年月日: 2015-07-03
  • 国際学会
• [学会発表] PBL27, a member of RLCKs, directly transduces immune signal from chitin receptor to MAPK cascade in plant immunity (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenta Yamada, Koji Yamaguchi, Tomomi Shirakawa, Kazuya Ishikawa, Mari Narusaka, Yoshihiro, Narusaka, Kazuya Ichimura, Tamo Fukamizo, Naoto Shibuya, Tsutomu Kawasaki
  • 学会等名: The 26th International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: パリコングレスセンター(フランス)
  • 年月日: 2015-07-03
  • 国際学会
• [図書] Rice Genomics, Genetics and Breeding (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Kawasaki
  • 総ページ数: 558
  • 出版者: Springer Nature
• [図書] 植物学の百科事典 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川崎努
  • 総ページ数: 802
  • 出版者: 丸善
• [備考] 近畿大学農学部植物分子遺伝学研究室
  • URL: http://www.nara.kindai.ac.jp/laboratory/kawasaki_lab/index.html
• [備考] 近畿大学農学部バイオサイエンス学科・植物分子遺伝学研究室
  • URL: http://pgmkawasaki.web.fc2.com/
• [備考] 近畿大学農学部 植物分子遺伝学研究室
  • URL: http://pgmkawasaki.web.fc2.com/
• [備考] 近畿大学 農学部 植物分子遺伝学研究室
  • URL: http://pgmkawasaki.web.fc2.com/index.html