ユビキチン修飾による病原体の認識受容と機能発現制御機構の全容解明

• 研究課題/領域番号: 18H02162
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分38060:応用分子細胞生物学関連
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 山口 淳二 北海道大学, 理学研究院, 教授 (10183120)
• 研究分担者: 佐藤 長緒 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (50609724)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2018年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
• キーワード: ユビキチンリガーゼ / 植物免疫 / 病原体認識受容体 / 膜交通 / 植物 / 幕交通

研究成果の概要

本研究では，植物に特有の膜局在型ユビキチンリガーゼ ATL31の機能に着目し，植物の病原体抵抗性（植物免疫）における細胞内シグナル伝達機構の解析を行った。病原体感染時のMAMPs応答におけるATL31のユビキチンリガーゼ活性の変動やタンパク質翻訳後修飾について詳しい解析を行い，MAMPsに応答したATL31のリン酸化変動とそれに共益したユビキチンリガーゼ活性の変動を明らかにした。また，ATL31の形成するユビキチンシグナルの詳しい解析を行い，ATL31が主にK63型ユビキチン鎖の形成を介して，植物免疫シグナル制御に関与する可能性を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物の病原体抵抗性（植物免疫）は，農作物の収量向上を実現する上で重要な植物生理現象である。本研究で，これまで分かっていなかった植物免疫におけるユビキチンシグナルの関与が示された。本研究成果は，植物免疫を制御する分子基盤の理解や複数の環境ストレスに対する植物の適応機構の解明に貢献すると期待される。

研究成果

• [国際共同研究] Max Planck Institute/University of Hohenheim(ドイツ)
• [国際共同研究] Max Planck Institute/University of Hohenheim/Molecular Plant hysiology(ドイツ)
• [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)
• [雑誌論文] Deubiquitinating enzymes UBP12 and UBP13 stabilize the brassinosteroid receptor BRI1 (2022)
  • 著者名/発表者名: Luo Yongming、Takagi Junpei、Claus Lucas Alves Neubus、Zhang Chao、Yasuda Shigetaka、Hasegawa Yoko、Yamaguchi Junji、Shan Libo、Russinova Eugenia、Sato Takeo
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: 23 号: 4
  • DOI: 10.15252/embr.202153354
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The TGN/EE SNARE protein SYP61 and the ubiquitin ligase ATL31 cooperatively regulate plant responses to carbon/nitrogen conditions in Arabidopsis (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoko Hasegawa, Thais Huarancca Reyes, Tomohiro Uemura, Anirban Baral, Akari Fujimaki, Yongming Luo, Yoshie Morita, Yasushi Saeki, Shugo Maekawa, Shigetaka Yasuda, Koki Mukuta, Yoichiro Fukao, Keiji Tanaka, Akihiko Nakano, Junpei Takagi, Rishikesh P Bhalerao, Junji Yamaguchi, Takeo Sato
  • 雑誌名: THE PLANT CELL 巻: 34 号: 4 ページ: 1354-1374
  • DOI: 10.1093/plcell/koac014
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 3-Phenyllactic acid, a root-promoting substance isolated from Bokashi fertilizer, exhibits synergistic effects with tryptophan (2021)
  • 著者名/発表者名: Maki Yuko、Soejima Hiroshi、Kitamura Toru、Sugiyama Tamizi、Sato Takeo、Watahiki Masaaki K.、Yamaguchi Junji
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 38 号: 1 ページ: 9-16
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.0727a
  • NAID: 130008002853
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 年月日: 2021-03-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of circularly polarized light on germination, hypocotyl elongation and biomass production of arabidopsis and lettuce: Involvement of phytochrome B (2020)
  • 著者名/発表者名: Lkhamkhuu Enkhsukh、Zikihara Kazunori、Katsura Hitomi、Tokutomi Satoru、Hosokawa Takafumi、Usami Yoshihisa、Ichihashi Mitsuyoshi、Yamaguchi Junji、Monde Kenji
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 37 号: 1 ページ: 57-67
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.19.1219a
  • NAID: 130007822566
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 年月日: 2020-03-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein Phosphorylation Dynamics Under Carbon/Nitrogen-Nutrient Stress and Identification of a Cell Death-Related Receptor-Like Kinase in Arabidopsis (2020)
  • 著者名/発表者名: Li Xingwen、Sanagi Miho、Lu Yu、Nomura Yuko、Stolze Sara Christina、Yasuda Shigetaka、Saijo Yusuke、Schulze Waltraud X.、Feil Regina、Stitt Mark、Lunn John E.、Nakagami Hirofumi、Sato Takeo、Yamaguchi Junji
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 11 ページ: 377-377
  • DOI: 10.3389/fpls.2020.00377
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Involvement of the membrane-localized ubiquitin ligase ATL8 in sugar starvation response in Arabidopsis (2019)
  • 著者名/発表者名: Luo Yongming、Aoyama Shoki、Fukao Yoichiro、Chiba Yukako、Sato Takeo、Yamaguchi Junji
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 36 号: 2 ページ: 107-112
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.19.0328a
  • NAID: 130007672660
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 年月日: 2019-06-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of Arabidopsis CCR4-NOT Complexes with Pumilio RNA-Binding Proteins, APUM5 and APUM2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Arae Toshihiro、Morita Kotone、Imahori Riko、Suzuki Yuya、Yasuda Shigetaka、Sato Takeo、Yamaguchi Junji、Chiba Yukako
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 60 号: 9 ページ: 2015-2025
  • DOI: 10.1093/pcp/pcz089
  • 査読あり
• [学会発表] Deubiquitinating enzymes limit the degradation of brassinosteroid receptor BRI1 in Arabidopsis (2022)
  • 著者名/発表者名: Luo Y, Takagi J, Claus LAN, Zhang C, Yasuda S, Hasegawa Y, Yamaguchi J, Shan L, Russinova E and Sato T
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会年会
• [学会発表] SNAREタンパク質SYP61はユビキチンリガーゼATL31と共にシロイヌナズナのC/N栄養応答を制御する (2022)
  • 著者名/発表者名: 2.長谷川陽子，Thais Huarancca Reyes, 植村知博，Anirban Baral, 羅永茗, 前川修吾, 安田盛貴, 深尾陽一朗, 中野明彦，高木純平，Rishikesh P. Bhalerao, 山口淳二，佐藤 長緒
  • 学会等名: 第63回日本植物生理学会年会
• [図書] Proteomic analysis of 14-3-3 targets in tomato fruit tissues. In “Plant Proteomics: Methods and Protocol, Third Edition” (2020)
  • 著者名/発表者名: Luo Y, Lu Y, Yamaguchi J, Sato T
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: Springer Protocol, Humana, New York, NY
  • ISBN: 9781071605271
• [図書] 植物に対する乳酸菌培養液の機能性，最新農業技術『土壌施肥』 第12巻，<環境ストレスに強くするバイオスティミュラント> (2020)
  • 著者名/発表者名: 眞木祐子，山口淳二
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: 農山漁村文化協会
• [図書] Chapter 21, Proteomic analysis of 14-3-3 targets in tomato fruit tissues. In “Plant Proteomics: Methods and Protocol, Third Edition” (edited by J.V. Jorr&iacute;n Novo, L. Valledor, and M.A. Castillejo) Methods in Molecular Biology, vol. 2039 (2020)
  • 著者名/発表者名: Luo Y, Lu Y, Yamaguchi J, Sato T
  • 出版者: Springer Protocol, Humana, New York, NY
  • ISBN: 9781071605271
• [備考] 北海道大学大学院理学研究院形態機能学講座Ⅱ
  • URL: https://www.sci.hokudai.ac.jp/CSF2-web/
• [備考] 山口 淳二 教授 YAMAGUCHI Junji
  • URL: https://www2.sci.hokudai.ac.jp/faculty/researcher/junji-yamaguchi
• [産業財産権] 不定根発生誘導剤及び根系発達促進剤 (2020)
  • 発明者名: 眞木裕子，副島洋，山口淳二，谷野圭持，綿引雅昭，佐藤長緒
  • 権利者名: 眞木裕子，副島洋，山口淳二，谷野圭持，綿引雅昭，佐藤長緒
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2020
  • 取得年月日: 2020
• [産業財産権] 不定根発生誘導剤及び根系発達促進剤 (2020)
  • 発明者名: 眞木裕子，副島洋，山口淳二，綿引雅昭，佐藤長緒
  • 権利者名: 眞木裕子，副島洋，山口淳二，綿引雅昭，佐藤長緒
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2020
  • 取得年月日: 2020