植物の病原菌認識に伴うMAPKカスケードの活性化機構の解明

• 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: 25114517
• 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: 近畿大学
• 研究代表者: 川崎 努 近畿大学, 農学部, 教授 (90283936)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円); 2014年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2013年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
• キーワード: 免疫 / 信号伝達 / MAPK / 病原菌

研究実績の概要

植物は、細胞膜上に存在する病原菌認識受容体を介して、病原菌の構成成分を認識し、迅速な免疫反応を誘導する。その免疫反応の誘導において、MAPキナーゼカスケードが極めて重要な働きをしていることが知られているが、植物では受容体からMAPキナーゼにどのように情報が伝達されているかが明らかになっていない。これまでに、病原菌の構成成分であるキチンを認識する受容体CERK1によりリン酸化される因子として細胞質リン酸化キナーゼであるPBL27を同定し、さらにPBL27がMAPカスケードの起点となるMAPKKKaと相互作用することが明らかとなった。さらに、pbl27変異体およびmapkkka変異体を用いた遺伝学的解析により、CERK1-PBL27-MAPKKKa-MKK4/MKK5-MPK3/MPK6のシグナル伝達系が示唆された。そこで、CERK1、PBL27、MAPKKKaの組換えタンパク質を調製し、PBL27によるMAPKKKaのリン酸化を解析したところ、PBL27がMAPKKKaのC末端側をリン酸化すること、さらにそのリン酸化反応には、PBL27がCERK1によるリン酸化により活性化されていることが必要であることがわかった。さらに、PBL27によってリン酸化されるMAPKKKaの６個のアミノ酸残基を特定し、それらのアミノ酸をアラニンに置換した変異タンパク質はmapkkka変異体を相補できないことがわかった。この結果は、MAPKKKaの活性化にはPBL27によるリン酸化が必須であることを示唆している。さらに、MAPKKKaがMKK4とMKK5の活性化モチーフをリン酸化することが明らかとなり、CERK1-PBL27-MAPKKKa-MKK4/MKK5-MPK3/MPK6のシグナル伝達系を生化学的にも証明することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] The crystal structure of the plant small GTPase OsRacl reveals its mode of binding to NADPH oxidase. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kosami KI, Ohki I, Nagano M, Furuita F, Sugiki T, Kawano Y, Kawasaki T, Fujiwara T, Nakagawa A, Shimamoto K, Kojima C
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 289 号: 41 ページ: 28569-78
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.603282
  • 説明: (in press)(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bacterial effector modulation of host E3 ligase activity suppresses PAMP-triggered immunity in rice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, K., Yamaguchi, K., Sakamoto, K., Yoshimura, S., Inoue, K., Tsuge, S., Kojima, C., Kawasaki, T.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 5 号: 1 ページ: 5430-5430
  • DOI: 10.1038/ncomms6430
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Selective regulation of the chitin-induced defense response by the Arabidopsis receptor-like cytoplasmic kinase PBL27 (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinya, T., Yamaguchi, K., Desaki, Y., Yamada, K., Narisawa, T., Kobayashi,Y., Maeda, K., Suzuki, M., Tanimoto, T., Takeda, J., Nakashima, M., Funama, R., Narusaka, M., Narusaka, Y., Kaku, H., Kawasaki, T., and Shibuya, N.
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 79 号: 1 ページ: 56-66
  • DOI: 10.1111/tpj.12535
  • 査読あり
• [雑誌論文] Purification, crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of a rice Rac/Rop GTPase, OsRac1 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kosami K
  • 雑誌名: Acta Cryst. 巻: F70 号: 1 ページ: 113-115
  • DOI: 10.1107/s2053230x13033645
  • 査読あり
• [雑誌論文] Xanthomonasエフェクターによる宿主のユビキチン修飾系の制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川和也、井上健人、山口公志、川崎努
  • 雑誌名: 植物細菌病談話会論文集 巻: 26 ページ: 94-101
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A receptor-like cytoplasmic kinase targeted by a plant pathogen effector is directly phosphorylated by the chitin receptor and mediates rice immunity (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K., Yamada, K., Ishikawa, K., Yoshimura, S., Hayashi, N., Uchihashi, K., Ishihama, N., Kishi-Kaboshi, M., T akahashi, A., T suge, S., Ochiai, H., T ada, Y ., Shimamoto, K., Y oshioka, H., and Kawasaki, T
  • 雑誌名: Cell Host Microbe 巻: 13 号: 10 ページ: 347-357
  • DOI: 10.4161/psb.25662
  • 査読あり
• [雑誌論文] An OsCEBiP / OsCERK1-OsRacGEF - OsRac1 module is an essential early component of chitin-induced rice immunity (2013)
  • 著者名/発表者名: Akamatsu, A., Wong, H.L., Fujiwara, M., Okuda, J., Nishide, K., Uno, K., Imai, K., Umemura, K., Kawasaki, T ., Kawano, Y ., and Shimamoto, K.
  • 雑誌名: Cell Host Microbe 巻: 13 号: 4 ページ: 465-476
  • DOI: 10.1016/j.chom.2013.03.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物における免疫誘導と病原微生物の感染戦略 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川崎努
  • 雑誌名: 領域融合レビュー 巻: 2 ページ: e008
  • DOI: 10.7875/leading.author.2.e008
  • 査読あり
• [学会発表] キチン信号伝達系におけるMAPKKKの活性化の遺伝学的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白川 友美、 山口 公志、 山田 健太、 市村 和也、 藤原 正幸、 深溝 慶、 川崎 努
  • 学会等名: 日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 明治大学（東京）
  • 年月日: 2015-03-28 – 2015-03-31
• [学会発表] PBL27はMAPKKKをリン酸化することでCERK1によるシグナルをMAPKカスケードへ伝達する (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田 健太、 山口 公志、 白川 友美、 石川 和也、鳴坂 真理、 鳴坂 義弘、 市村 和也、 深溝 慶、渋谷 直人、 川崎 努
  • 学会等名: 日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 明治大学（東京）
  • 年月日: 2015-03-28 – 2015-03-31
• [学会発表] PBL27はMAPKKKaを介してキチンに応答したMAPキナーゼの活性化を制御する (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口公志、山田健太、白川友美、石川和也、鳴坂真理、鳴坂義弘、市村和也、深溝慶、渋谷直人、川崎努
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学（東京）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] PBL27 directly phosphorylates MAPKKK to activate MAPK cascade in chitin response (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田 健太、 山口 公志、 白川 友美、 石川 和也、市村和也、 深溝 慶、 渋谷 直人、 川崎 努
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学（東京）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] Xanthomonasエフェクターによる宿主のユビキチン修飾系の制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川和也、井上健人、山口公志、川崎努
  • 学会等名: 植物細菌病談話会
  • 発表場所: レスパール藤ヶ鳴（岡山）
  • 年月日: 2014-10-09 – 2014-10-10
  • 招待講演
• [学会発表] MAPKKKaはキチンに応答したMAPキナーゼの活性化を制御する (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口公志、山田健太、白川友美、石川和也、鳴坂真理、鳴坂義弘、市村和也、深溝慶、川崎努
  • 学会等名: 平成 26 年度日本植物病理学会関西部会
  • 発表場所: 富山大学（富山）
  • 年月日: 2014-09-27 – 2014-09-28
• [学会発表] 植物免疫におけるMAPKKKの活性化機構の解析 (2014)
  • 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、川崎努
  • 学会等名: 農芸化学学会関西支部会
  • 発表場所: 奈良先端大（奈良）
  • 年月日: 2014-09-19 – 2014-09-20
• [学会発表] PBL27 functions as a MAPKKK kinase in chitin-induced immune signaling in Arabidopsis (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Kawasaki, Kenta Yamada, Tomomi Shirakawa, Kouhei Yamauchii, Kazuya Ishikawa, Mari Narusaka, Yoshihiro Narusaka, Mari Nomoto, Kazuya Ichimura, Yasuomi Tada, Tamo Fukamizo, Naoto Shibuya, Koji Yamaguchi
  • 学会等名: XVI International Congress of Molecular Plant-Microbe Interactions
  • 発表場所: Rhodes (Greece)
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-10
• [学会発表] Identification of immune factors interacted with xa1, the bacterial blight resistance NB-LRR protein in rice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Satomi Yoshimura, Nao Hayata, Yuta Ido, Tsutomu Kawasaki
  • 学会等名: XVI International Congress of Molecular Plant-Microbe Interactions
  • 発表場所: Rhodes (Greece)
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-10
• [学会発表] Biological function of Xanthomonas effectors in suppression of plant immunity (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Kawasaki
  • 学会等名: The 13th International Conference on Plant Pathogenic Bacteria
  • 発表場所: Shanghai (China)
  • 年月日: 2014-06-08 – 2014-06-13
  • 招待講演
• [学会発表] AtRLCK1によるMAPKKKaを介したキチン認識時のMAPキナーゼの活性化機構の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口公志、山田健太、白川友美、石川和也、鳴坂真理、鳴坂義弘、市村和也、深溝慶、川崎努
  • 学会等名: 日本植物病理学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-04
• [学会発表] イネの免疫応答におけるOsPUB44の機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川和也、井上健人、山口公志、吉村智美、坂本一明、村口由一郎、北野詩織、小川まどか、津下誠治、川崎努
  • 学会等名: 日本植物病理学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道)
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-04
• [学会発表] Suppression of pattern recognition receptor-mediated plant immunity by bacterial effector (2014)
  • 著者名/発表者名: 川崎努
  • 学会等名: 日本細菌学会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）
  • 招待講演
• [学会発表] AtRLCK1 regulates MAPKKKa mediated activation of MAP kinase in chitin-triggered immunity (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口公志、山田健太、白川友美、船間亮汰、石川和也、鳴坂真理、鳴坂義弘、市村和也、深溝慶、渋谷直人、川崎努
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学（富山）
• [学会発表] AtRLCK1 functions as a MAPKKK kinase in chitin-induced immune signaling (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田健太、山口公志、山内康平、石川和也、野元美佳、市村和也、多田安臣、深溝 慶、川崎努
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学（富山）
• [学会発表] Functional analysis of Anamorsin in plant immunity (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉村悠矢、山口公志、清瀬嵩人、吉村智美、川崎努
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学（富山）
• [学会発表] 植物の病原菌認識受容体における免疫反応の誘導機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川崎努
  • 学会等名: 日本生体防御学会
  • 発表場所: くまもと森都心プラザ（熊本）
• [学会発表] 植物免疫におけるAnamorsinの機能解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉村悠矢、山口公志、清瀬嵩人、川崎努
  • 学会等名: 近畿植物学会
  • 発表場所: 帝塚山大学（奈良）
• [学会発表] 植物免疫におけるMAPキナーゼカスケードへのシグナル伝達機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山田健太、山口公志、石川和也、吉村悠矢、杉下亮丞、吉村智美、多田安臣、市村和也、川崎努
  • 学会等名: 近畿植物学会
  • 発表場所: 帝塚山大学（奈良）
• [備考] http://kawasakirice.web.fc2.com/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://kawasakirice.web.fc2.com/index.html