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植物の病害応答における細胞膜ナノドメインの分布制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23K05155
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
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
研究機関立命館大学

研究代表者

長野 稔  立命館大学, 生命科学部, 講師 (80598251)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード細胞膜 / ナノドメイン / シロイヌナズナ / 免疫 / ステロール / 植物免疫
研究開始時の研究の概要

細胞膜に点在する微小な脂質領域であるナノドメインは植物免疫に関与する。研究代表者は、蛍光タンパク質プローブGFP-D4Lを用いることにより、植物ナノドメインのイメージングに成功し、さらに病害応答時に細胞膜上のナノドメインの分布が変化することや、ナノドメインの分布変化には免疫受容体の動態が影響を与える可能性を見出した。本研究では、病害応答時におけるナノドメイン分布の制御機構を解明するために、ナノドメイン分布における免疫受容体の機能解析と、ナノドメイン分布を制御する因子の同定に取り組む。

研究実績の概要

細胞膜には微小な脂質領域であるナノドメインが点在し、細胞膜タンパク質の多くがナノドメインに局在する。植物のナノドメインが耐病性に関与することが明らかとなっていたが、ナノドメインが植物免疫を制御する分子機構は未解明であった。これまでに、蛍光タンパク質プローブGFP-D4Lを用いることにより、病害応答時に細胞膜上のナノドメインの分布が不均一に変化すること、またナノドメインの分布変化には免疫受容体の動態が影響を与える可能性を見出した。本年度は、免疫受容体であるFLS2とBAK1の欠損変異体とGFP-D4Lを掛け合わせた系統を整備し、各変異体におけるナノドメインの分布を観察した。その結果が、fls2変異体においてナノドメインは通常時においても不均一な分布を示した。その一方で、bak1変異体においては、ナノドメインの分布は均一なままであった。また、イメージング解析により、FLS2とBAK1がナノドメインと共局在することも明らかにした。病害応答時にはFLS2はエンドサイトーシスによりナノドメイン上から減少するが、薬剤処理によりエンドサイトーシスを阻害すると、FLS2がナノドメイン上に留まるとともに、ナノドメインの分布は均一であった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は、受容体変異体におけるナノドメインの分布を明らかにした。また、受容体のナノドメイン局在および、エンドサイトーシスとナノドメインの関係も明らかにすることができた。そのため、順調に進行したと評価した。

今後の研究の推進方策

病害応答時のエンドサイトーシスとナノドメイン分布の関係を調べるために、ダイナミンタンパク質DRP1aのドミナントネガティブ型を用いた解析を行う。そのための系統の準備は現在進めている。また、受容体以外の免疫タンパク質のナノドメイン局在解析も行う。また、ナノドメイン動態を制御する因子の探索を行う。

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] NAC domain transcription factors VNI2 and ATAF2 form protein complexes and regulate leaf senescence2023

    • 著者名/発表者名
      Nagahage Isura Sumeda Priyadarshana、Matsuda Kohei、Miyashita Kyoko、Fujiwara Sumire、Mannapperuma Chanaka、Yamada Takuya、Sakamoto Shingo、Ishikawa Toshiki、Nagano Minoru、Ohtani Misato、Kato Ko、Uchimiya Hirofumi、Mitsuda Nobutaka、Kawai‐Yamada Maki、Demura Taku、Yamaguchi Masatoshi
    • 雑誌名

      Plant Direct

      巻: 7 号: 9

    • DOI

      10.1002/pld3.529

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] MHP1 and MHL generate odd-chain fatty acids from 2-hydroxy fatty acids in sphingolipids and are related to immunity in Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Ushio Marina、Ishikawa Toshiki、Matsuura Takakazu、Mori Izumi C.、Kawai-Yamada Maki、Fukao Yoichiro、Nagano Minoru
    • 雑誌名

      Plant Science

      巻: 336 ページ: 111840-111840

    • DOI

      10.1016/j.plantsci.2023.111840

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Zinc deficiency‐induced defensin‐like proteins are involved in the inhibition of root growth in <i>Arabidopsis</i>2023

    • 著者名/発表者名
      Kimura Sachie、Vaattovaara Aleksia、Ohshita Tomoya、Yokoyama Kotomi、Yoshida Kota、Hui Agnes、Kaya Hidetaka、Ozawa Ai、Kobayashi Mami、Mori Izumi C.、Ogata Yoshiyuki、Ishino Yoko、Sugano Shigeo S.、Nagano Minoru、Fukao Yoichiro
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 115 号: 4 ページ: 1071-1083

    • DOI

      10.1111/tpj.16281

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Loss of peroxisomal NAD kinase 3 (NADK3) affects photorespiration metabolism in Arabidopsis2023

    • 著者名/発表者名
      Shota Suzuki, Daimu Tanaka, Atsuko Miyagi, Kentaro Takahara, Masaru Kono, Chaomurilege, Ko Noguchi, Toshiki Ishikawa, Minoru Nagano, Masatoshi Yamaguchi, Maki Kawai-Yamada
    • 雑誌名

      Journal of Plant Physiology

      巻: 283 ページ: 153950-153950

    • DOI

      10.1016/j.jplph.2023.153950

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] MAIGO3は小胞体ドメインER exit siteとゴルジ体の相互作用に関与する2024

    • 著者名/発表者名
      高木純平、高橋英之、長野稔、守屋健太、深尾陽一朗、上田晴子、田村謙太郎、嶋田知生、西村いくこ
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] スフィンゴ脂質は植物の低ホウ素耐性に重要である2023

    • 著者名/発表者名
      松井詩倫、小宮山梨菜、安井碧、松浦智哉、石川寿樹、竹中悠人、石水毅、川合真紀、深尾陽一朗、長野稔
    • 学会等名
      ホウ素栄養研究会2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Dynamics of plasma membrane nanodomains during disease response in Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Takayama S, Fukao Y, Nagano M
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Arabidopsis Research
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MHP1 and MHL generate odd-chain fatty acids from 2-hydroxy fatty acids in sphingolipids and are related to immunity in Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Ushio M, Ishikawa T, Matsuura T, Mori IC, Kawai-Yamada M, Fukao Y, Nagano M
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Arabidopsis Research
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Defensin-like proteins induced by zinc deficiency are involved in Arabidopsis root elongation2023

    • 著者名/発表者名
      Kimura S, Vaattovaara A, Kaya H, Kobayashi M, Mori IC, Nagano M, Fukao Y
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Arabidopsis Research
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MAIGO3-dependent mechanism underlying dynamic capture-and-release process of ER exit sites by Golgi stacks in Arabidopsis.2023

    • 著者名/発表者名
      Takagi J, Takahashi H, Nagano M, Kimori Y, Fukao Y, Ueda H, Tamura K, Shimada T, Hara-Nishimura I
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Arabidopsis Research
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MAIGO3-mediated capture-and-release of ER exit sites facilitates protein transport from ER to Golgi stacks in Arabidopsis2023

    • 著者名/発表者名
      Takagi J, Takahashi H, Nagano M, Moriya K, Fukao Y, Ueda H, Tamura K, Shimada T, Hara-Nishimura I
    • 学会等名
      TJPB2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of plastids in zinc-deficient Arabidopsis roots2023

    • 著者名/発表者名
      Hayashi R, Nagano M, Fukao Y
    • 学会等名
      TJPB2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 病害応答時におけるシロイヌナズナ細胞膜ナノドメインの動態解析2023

    • 著者名/発表者名
      高山紗季、深尾陽一朗、長野稔
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 亜鉛欠乏したシロイヌナズナ根端に観察されるプラスチドの生理的意義の解明2023

    • 著者名/発表者名
      林竜史、長野稔、深尾陽一朗
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2023年度愛媛大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物の低ホウ素耐性におけるスフィンゴ脂質の機能2023

    • 著者名/発表者名
      長野稔、松井詩倫、小宮山梨菜、安井碧、松浦智哉、石川寿樹、竹中悠人、石水毅、川合真紀、深尾陽一朗
    • 学会等名
      第8回植物の栄養研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 亜鉛欠乏した植物の根におけるデンプンの蓄積誘導2023

    • 著者名/発表者名
      林竜史、長野稔、深尾陽一朗
    • 学会等名
      第8回植物の栄養研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナの根においてCEPR1が亜鉛恒常性維持に果たす機能の解明2023

    • 著者名/発表者名
      城ノ下元毅、山口雄司、長野稔、深尾陽一朗
    • 学会等名
      第8回植物の栄養研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] なぜ亜鉛欠乏したシロイヌナズナの根においてデンプンが溜まるのか2023

    • 著者名/発表者名
      林竜史、長野稔、深尾陽一朗
    • 学会等名
      2023年ニガウリの会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

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公開日: 2023-04-13   更新日: 2024-12-25  

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