MAMP受容体を介した細胞壁での防御応答機構

• 研究領域: 植物細胞壁の情報処理システム
• 研究課題/領域番号: 15H01240
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 明治大学
• 研究代表者: 賀来 華江 明治大学, 農学部, 専任教授 (70409499)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円); 2016年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2015年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
• キーワード: 細胞壁 / 植物免疫 / 受容体 / キチン / カロース合成

研究実績の概要

植物と病原菌は細胞表層・アポプラストにおいて、侵入しようとする菌の検出と植物側の防御応答の起動を巡ってさまざまな形で攻防を行っている。我々は植物キチン受容体を中心に、細胞表層におけるMAMPリガンドを介した受容体活性化機構解明および病原菌感染やエリシター刺激時の局所的カロース蓄積に関わる膜交通系因子の解明を目指した。受容体活性化機構の解明において、キチン受容体CERK1の428番目のチロシン及び479と573番目のスレオニン残基が自己リン酸化に関与し、キチンシグナル伝達に重要な役割を果たしていることを明らかにし、論文で発表した。MAMP受容体直下でカロース蓄積を正に制御する因子として、E3ユビキチンリガーゼ PUB4を見いだし、pub4変異体の解析によりキチン誘導性活性酸素生成及びカロース蓄積が低下することを確認した。またCERK1キナーゼドメインの発現タンパク質を用いた実験により、CERK1がPUB4 を直接にリン酸化することを確認し、これらのリン酸化部位はPUB4 の特定の部分に集中していることを見出した（論文投稿準備中）。また基生研の上田グループとの共同により、さまざまな膜交通系因子変異体のカロース蓄積について検討した結果、特定の膜交通系因子がキチン応答・カロース蓄積に関わる分子の輸送に寄与することを示唆する結果を得た。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] イタリア学術研究会議の構造生物学部門(イタリア)
• [雑誌論文] Defense against pathogens: structural insights into the mechanism of chitin induced activation of innate immunity (2017)
  • 著者名/発表者名: F. Squeglia, R. Berisio, N. Shibuya, H. Kaku
  • 雑誌名: Curr. Med. Chem. 巻: 印刷中 号: 36
  • DOI: 10.2174/0929867323666161221124345
  • 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The rice LysM receptor-like kinase OsCERK1 is required for the perception of short-chain chitin oligomers in arbuscular mycorrhizal signaling (2017)
  • 著者名/発表者名: G. Carotenuto, M. Chabaud, K. Miyata, M. Capozzi, N. Takeda, H. Kaku, N. Shibuya, T. Nakagawa, D. G. Barker, A. Genre
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 印刷中 号: 4 ページ: 1440-1446
  • DOI: 10.1111/nph.14539
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Quantitative evaluation of stomatal cytoskeletal patterns during the activation of immune signaling in Arabidopsis thaliana. (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Shimono, T. Higaki, H. Kaku, N. Shibuya, S. Hasezawa, B. Day
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: １１ 号: 7 ページ: e0159291-e0159291
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0159291
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular mechanisms of chitin recognition and immune signaling by LysM-receptors. (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Kaku and N. Shibuya
  • 雑誌名: Physiol. Mol. Plant Pathol. 巻: 95 ページ: 60-65
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of the role of the LysM receptor-like kinase, OsNFR5/OsRLK2 for AM symbiosis in rice (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Miyata, M. Hayafune, Y. Kobae, H. Kaku, Y. Nishizawa, Y. Masuda, N. Shibuya and T. Nakagawa
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 51 号: 11 ページ: 2283-2290
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophosphorylation of specific threonine and tyrosine residues in Arabidopsis CERK1 is essential for the activation of chitin-induced immune signaling (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Suzuki, M. Shibuya, H. Shimada, N. Motoyama, M. Nakashima, S. Takahashi, K. Suto, I. Yoshida, S. Matsui, N. Tsujimoto, M. Ohnishi, Y. Ishibashi, Z. Fujimoto, Y. Desaki, H. Kaku, K. Kito, N. Shibuya
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 51 号: 11 ページ: 2312-2322
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw150
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular mechanisms of chitin recognition and immune signaling by LysM- receptors (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Kaku and N. Shibuya
  • 雑誌名: Physiological and Molecular Plant Pathology 巻: ー ページ: 60-65
  • DOI: 10.1016/j.pmpp.2016.02.003
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chitin-mediated plant–fungal interactions: catching, hiding and handshaking (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomonori Shinya, Tomomi Nakagawa, Hanae Kaku, Naoto Shibuya
  • 雑誌名: Current Opinion in Plant Biology 巻: 26 ページ: 64-71
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2015.05.032
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] キチンオリゴ糖は受容体のサンドイッチ型ダイマー形成を介して植物免疫を活性化する (2015)
  • 著者名/発表者名: 賀来華江、渋谷直人
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: ５３ ページ: 726-728
• [学会発表] Tyr-428, a CERK1 autophosphorylation site, regulates chitin responses through the regulation of its kinase activity. (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木丸陽、渡邉巧、出崎能丈、渋谷直人、賀来華江
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学、郡元キャンパス
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] PUB4, a ubiquitin ligase, regulates chitin signaling through its phosphorylation by CERK1 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小泉春樹、三浦駿希、小針政輝、鈴木丸陽、澤進一郎、石橋裕子、紀藤圭治、出崎能丈、渋谷直人、賀来華江
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学、郡元キャンパス
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] キチンオリゴ糖による植物免疫受容体の活性化機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 賀来華江、Rita Berisio、Antonio Molinaro、渋谷直人
  • 学会等名: 第35回日本糖質学会年会
  • 発表場所: 高知市文化プラザ かるぽーと
  • 年月日: 2016-09-01
• [学会発表] キチン受容体キナーゼCERK1の自己リン酸化による制御機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田一誠、鈴木丸陽、須藤健吉、渋谷匡俊、島田日加瑠、元山記子、高橋昌平、大西美帆子、石橋裕子、出崎能丈、賀来華江、紀藤圭治、渋谷直人
  • 学会等名: 平成28年度植物感染生理談話会
  • 発表場所: シーベル須磨、神戸
  • 年月日: 2016-08-10
• [学会発表] イネキチン受容体の動態解析へ向けた実験系構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 増田善樹、栗原渉、渡邊瞳、関口吉則、早船真広、出崎能丈、西澤洋子、澁谷直人、賀来華江
  • 学会等名: 平成28年度植物感染生理談話会
  • 発表場所: シーベル須磨、神戸
  • 年月日: 2016-08-10
• [学会発表] シロイヌナズナCERK1のユビキチン化部位の同定と機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松井紗樹、中島正登、三浦駿希、田中優太、大西美帆子、紀藤圭治、出崎能丈、賀来華江、渋谷直人
  • 学会等名: 平成28年度植物感染生理談話会
  • 発表場所: シーベル須磨、神戸
  • 年月日: 2016-08-10
• [学会発表] An E3 ubiquitin ligase, PUB4, regulates immune signaling through the interaction with Arabidopsis CERK1 (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Desaki, S. Takahashi, H. Koizumi, T. Miura, K. Yashima, Y. Ishibashi, K. Kito, M. Narusaka, Y. Narusaka, H. Kaku and N. Shibuya
  • 学会等名: XVII International Congress of Molecular Plant-Microbe Interactions
  • 発表場所: The Oregon Convention Center, 米国
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] Identification and functional analysis of autophosphorylation sites in Arabidopsis CERK1 (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Suzuki, K. Suto, M. Shibuya, H. Shimada, N. Motoyama, S. Takahashi, I. Yoshida, M. Ohnishi, Y. Ishibashi, Z. Fujimoto, Y. Desaki, H. Kaku, K. Kito, N. Shibuya
  • 学会等名: XVII International Congress of Molecular Plant-Microbe Interactions
  • 発表場所: The Oregon Convention Center, 米国
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] シロイヌナズナキチン受容体キナーゼCERK1の自己リン酸化部位の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木丸陽、須藤健吉、渋谷匡俊、島田日加瑠、元山記子、高橋昌平、吉田一誠、 松井 紗樹、中島正登、大西美帆子、紀藤圭治、出崎能丈、賀来華江、渋谷直人
  • 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
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] シロイヌナズナのユビキチンリガーゼPUB4はCERK1との相互作用を介して免疫 応答を制御する (2016)
  • 著者名/発表者名: 出崎能丈、高橋昌平、小泉春樹、三浦駿希、八嶋航平、石橋裕子、 紀藤圭治、鳴坂真理、鳴坂義弘、賀来華江、渋谷直人
  • 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
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] An E3 ubiquitin ligase, PUB4, regulates immune signaling through the interaction with Arabidopsis CERK1 (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yashima, Masaki Kohari, Takashi Ueda, Ikuko Hara-Nishimura, Yoshitake Desaki, Hanae Kaku, Naoto Shibuya
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Identification and functional analysis of phosphorylation sites in Arabidopsis CERK (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Suto, M. Suzuki, M. Shibuya, H. Shimada, N. Motoyama, S. Takahashi, I. Yoshida, S. Matsui, M. Nakashima, M. Ohnishi, K. Kito, Y. Desaki, H. Kaku and N. Shibuya
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Structure - biological function relationship of rice chitin receptor CEBiP (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Shirasaka, W. Kurihara, M. Hayafune, Y. Nishizawa, N. Shibuya, H. Kaku
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] LysM 受容体を介した植物防御応答機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 賀来華江
  • 学会等名: 植物ストレス科学研究シンポジウム -人類の未来のための植物科学-
  • 発表場所: 倉敷芸文館 アイシアター
  • 年月日: 2016-03-07
  • 招待講演
• [学会発表] Membrane traffic components involved in MAMP-triggered callose accumulation in Arabidopsis (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Desaki, K. Yashima, M.Kohari, T. Ueda, H. Kaku, N. Shibuya
  • 学会等名: 36th New Phytologist Symposium “Cell biology at the plant–microbe interface”
  • 発表場所: Eden Hotel Wolff, Munich, Germany
  • 年月日: 2015-11-29
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular mechanisms of chitin recognition and immune signaling by LysM-receptors (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Kaku & N. Shibuya
  • 学会等名: 11th Japan-US seminar: Molecular contact points in host-pathogen co-evolution
  • 発表場所: ホテルクレメント高松
  • 年月日: 2015-10-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Regulation of immune signaling by an E3 ubiquitin ligase that interacts with Arabidopsis CERK1 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Desaki, S. Takahashi, K. yashima, H. Koizumi, T. Miura, H. Ishibashi, K. Kito, M. Narusaka, Y. Narusaka, H. Kaku and N. Shibuya
  • 学会等名: 11th Japan-US seminar: Molecular contact points in host-pathogen co-evolution
  • 発表場所: ホテルクレメント高松
  • 年月日: 2015-10-26
  • 国際学会
• [学会発表] CERK1と相互作用するE3ユビキチンリガーゼPUB4による免疫シグナリン グ制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋昌平、三浦駿希、八嶋航平、鳴坂真理、鳴坂義弘、出崎能丈、賀来華江、 渋谷直人
  • 学会等名: 平成27年度植物感染生理談話会
  • 発表場所: メルパルク松山
  • 年月日: 2015-08-24
• [学会発表] キチン受容体キナーゼ CERK1の自己リン酸化による制御機構の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木丸陽、渋谷匡俊、島田日加瑠、須藤健吉、吉田一誠、中島正登、大西美帆 子、石橋裕子、紀藤圭治、出崎能丈、賀来華江、渋谷直人
  • 学会等名: 平成27年度植物感染生理談話会
  • 発表場所: メルパルク松山
  • 年月日: 2015-08-24
• [学会発表] 植物免疫応 答としてのカロース蓄積に関わる膜交通系因子の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小針政輝、八嶋航平、上田貴志、出崎能丈、賀来華江、渋谷直人
  • 学会等名: 平成27年度植物感染生理談話会
  • 発表場所: メルパルク松山
  • 年月日: 2015-08-24
• [学会発表] CERK1によ るリン酸化を介したPUB4の機能制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小泉春樹、石橋裕子、紀藤圭治、出崎能丈、賀来華江、渋谷直人
  • 学会等名: 平成27年度植物感染生理談話会
  • 発表場所: メルパルク松山
  • 年月日: 2015-08-24
• [図書] 「植物細胞壁実験法」（編者、石井忠、石水毅、梅澤俊明、加藤陽治、岸本崇生、小西照子、松永俊朗） (2016)
  • 著者名/発表者名: 賀来華江 分担
  • 総ページ数: 403
  • 出版者: 弘前大学出版社