ケミカルジェネティクスを用いた植物病原糸状菌のエフェクター分泌機構の解明

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K14440
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 熊倉 直祐 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (50815438)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: エフェクター分泌阻害剤 / CRISPR/CAS9 / マーカーリサイクリング

研究実績の概要

本研究では、申請者がこれまでに同定した炭疽病菌のエフェクター分泌阻害剤を用い、エフェクター分泌の分子機構の解明・解析手法の開発を目的とした。これまでに、同定したエフェクター分泌阻害剤28種について、酵母において確立されたケミカルジェネティクスを用いた機能アノテーションを実施した。その結果、少なくとも2種の化合物(P7、P21)の標的候補遺伝子に分泌関連遺伝子が含まれていることをあきらかにした。そこでP7の薬剤耐性株を分裂酵母で取得し、原因遺伝子の探索を試みた。3株の独立した薬剤耐性株を取得したが、3株に共通した変異は見られなかった。次に、逆遺伝学的手法を用いて、P7の標的候補遺伝子の同定を試みた。ケミカルジェネティクスを用いて同定されたP7の標的候補遺伝子をウリ炭疽病菌での遺伝子破壊を試みたが、欠損株が取得できなかった。遺伝子破壊に引き起こす相同組み換えの効率を上昇させる目的で、CRIPSR/CAS9システムを用いた遺伝子破壊法を開発した。メラニン合成酵素PKS1を標的に遺伝子破壊を実施したところ、CRISPR/CAS9の使用により、遺伝子破壊効率を約18倍にまで上昇させることに成功した。また昨年度までに開発したマーカーリサイクリング法も組み合わせ、分泌関連遺伝子の破壊を実施した。これまでのところ、病原性に関連する遺伝子は得られてない。今後は、エフェクター分泌阻害剤に結合する炭疽病菌タンパク質のケミカルバイオロジー的手法を用いた同定を計画している。

研究成果

• [雑誌論文] Subtelomeric regions and a repeat-rich chromosome harbor multicopy effector gene clusters with variable conservation in multiple plant pathogenic Colletotrichum species (2020)
  • 著者名/発表者名: Gan Pamela、Hiroyama Ryoko、Tsushima Ayako、Masuda Sachiko、Shibata Arisa、Ueno Akiko、Kumakura Naoyoshi、Narusaka Mari、Hoat Trinh Xuan、Narusaka Yoshihiro、Takano Yoshitaka、Shirasu Ken
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: - ページ: -
  • DOI: https://doi.org/10.1101/2020.04.28.061093
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Genomic Plasticity Mediated by Transposable Elements in the Plant Pathogenic Fungus Colletotrichum higginsianum (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsushima Ayako、Gan Pamela、Kumakura Naoyoshi、Narusaka Mari、Takano Yoshitaka、Narusaka Yoshihiro、Shirasu Ken
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 11 ページ: 1487～1500
  • DOI: https://doi.org/10.1093/gbe/evz087
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ウリ類炭疽病菌の二次代謝物生合成酵素遺伝子PKS13は宿主植物葉への侵入に必要である (2020)
  • 著者名/発表者名: 熊倉直祐, Pamela Gan, 石濱伸明, 白須賢
  • 学会等名: 令和2年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Fungal phytopathogen-secreted ribonucleases potentiate host immune responses (2019)
  • 著者名/発表者名: Naoyoshi Kumakura, Suthitar Singkaravanit-Ogawa, Pamela Gan1, Ayako Tsushima1,3, Mari Narusaka4, Yoshihiro Narusaka, Yoshitaka Takano, Ken Shirasu
  • 学会等名: 30th Fungal Genetics Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Colletotrichum orbiculare ribonuclease-type effectors potentiate host immune responses in their catalytic residues dependent manner (2019)
  • 著者名/発表者名: Naoyoshi Kumakura, Suthitar Singkaravanit-Ogawa, Pamela Gan1, Ayako Tsushima1,3, Mari Narusaka4, Yoshihiro Narusaka, Yoshitaka Takano, Ken Shirasu
  • 学会等名: IS-MPMI XVIII Congress
  • 国際学会