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2019 年度 実績報告書

比較免疫から読み解くウイルス核酸認識受容体を介した植物免疫システムの分子基盤

研究課題

研究課題/領域番号 19H02953
研究機関東北大学

研究代表者

高橋 英樹  東北大学, 農学研究科, 教授 (20197164)

研究分担者 宮下 脩平  東北大学, 農学研究科, 助教 (60556710)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
キーワードキュウリモザイクウイルス / 核酸認識受容体 / ウイルス感染防御
研究実績の概要

これまで、動物の自然免疫においてウイルス感染防御に主要な役割を果たしている核酸認識受容体を介したウイルス防御システムが、植物免疫にも存在することを示す知見はなかった。しかし最近、poly(I:C)[動物において自然免疫を賦活化させる誘導核酸として広く利用されている]を処理した植物において、防御応答マーカー遺伝子の発現が誘導されるとの報告がなされた。この予備的知見に基づき本研究では、シロイヌナズナに不顕性感染するキュウリモザイクウイルスHo系統[CMV(Ho)]を核酸認識受容体認識ウイルス、Turnip crinkle virus (TCV)をチェレンジ接種ウイルス(TCVの増殖抑制より、ウイルス防御システムが誘導が確認できる)に用いて解析を行った。CMV(Ho)の前接種3日後にTCVをチャレンジ接種したところ、再現性良くTCVの感染増殖と細胞間移行の阻害が認められた。次に、このTCV増殖抑制が、CMV(Ho)の前接種で生成されたCMV核酸分子(1本鎖または2本鎖RNAを想定)の受容体認識によるウイルス防御システム誘導に起因することを調べるため、核酸認識受容体候補である3種類の受容体キナーゼ遺伝子(SERK1, SERK2 and SERK4)にT-DNAを挿入することにより機能を喪失した変異体(serk1, serk2 and serk4変異植物)を作出した。さらに、機能を喪失したserk1, serk2 and serk4変異植物を相互に交配し、複数の受容体キナーゼ遺伝子が機能喪失した二重変異植物を作出した。SERK核酸認識受容体によるCMV核酸分子の認識がウイルス防御システムを誘導するのであれば、serk変異植物へのCMV(Ho)接種では、TCV増殖抑制がキャンセルされることが予想される。次年度は、これらserk変異植物を用いてウイルス防御システムを誘導試験を実施する。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当初、serk変異植物を用いてウイルス防御システムを誘導試験を実施、終了する予定であったが、コロナ禍により実験が遅れ、同実験の実施に必要な材料(serk変異植物シリーズ)の準備までは達成した(実験は次年度に実施する)。さらに、タグ付きSARK遺伝子の一過的発現、タグの種類を変えてSARK一過的発現を行い、一過的発現条件の検討とCMV核酸分子と核酸受容体SARKの相互作用の検出を行う予定であったが、実施できなかったことから、「やや遅れている」と判断した。

今後の研究の推進方策

SERK核酸認識受容体によるCMV核酸分子の認識がウイルス防御システムを誘導することを実証するため、CMV(Ho)を前接種したserk変異植物におけるTCV増殖抑制の有無について、早急に試験を実施する。さらに、タグ付き核酸受容体SARK遺伝子をバイナリーベクターに組み込んだベクターコンストラクトを構築し、CMV核酸分子と核酸受容体SARKの相互作用の検出を行う。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Cucumber Mosaic Virus Infection in Arabidopsis: A Conditional Mutualistic Symbiont?2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Hideki、Tabara Midori、Miyashita Shuhei、Ando Sugihiro、Kawano Shuichi、Kanayama Yoshinori、Fukuhara Toshiyuki、Kormelink Richard
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 12 ページ: 770925-770925

    • DOI

      10.3389/fmicb.2021.770925

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Plant death caused by inefficient induction of antiviral R-gene-mediated resistance may function as a suicidal population resistance mechanism2021

    • 著者名/発表者名
      Abebe Derib A.、van Bentum Sietske、Suzuki Machi、Ando Sugihiro、Takahashi Hideki、Miyashita Shuhei
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 4 ページ: 947-947

    • DOI

      10.1038/s42003-021-02482-7

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Frequent asymptomatic infection with tobacco ringspot virus on melon fruit2021

    • 著者名/発表者名
      Tabara Midori、Nagashima Yukihiro、He Kai、Qian Xiaoning、Crosby Kevin M.、Jifon John、Jayaprakasha G.K.、Patil Bhimanagouda、Koiwa Hisashi、Takahashi Hideki、Fukuhara Toshiyuki
    • 雑誌名

      Virus Research

      巻: 293 ページ: 198266~198266

    • DOI

      10.1016/j.virusres.2020.198266

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] CMV infection in Arabidopsis: a conditional mutualistic symbiont ?2021

    • 著者名/発表者名
      Hideki Takahashi
    • 学会等名
      The 19th Awaji International Forum on Infection and Immunity
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CMV(Ho)に不顕性感染した植物における遺伝子プロモーター領域のシトシンメチル化と塩ストレスによる遺伝子発現変動の相関2021

    • 著者名/発表者名
      高橋英樹・宮下脩平・安藤杉尋・福原敏行
    • 学会等名
      令和3年度日本植物病理学会大会
  • [学会発表] キュウリモザイクウイルス[CMV(Ho)]の不顕性感染によるTurnip crinkle virusの増殖抑制へのSERK2の関与2020

    • 著者名/発表者名
      八木橋素良・安藤杉尋・宮下脩平・高橋英樹
    • 学会等名
      令和2年度日本植物病理学会大会
  • [学会発表] キュウリモザイクウイルス2b遺伝子形質転換シロイヌナズナにおけるゲノムDNAのシトシンメチル化レベルの変動2020

    • 著者名/発表者名
      高橋英樹・宮下脩平・田原緑・栗山和典・安藤杉尋・福原敏行
    • 学会等名
      令和2年度日本植物病理学会大会
  • [図書] ネオウイルス学2021

    • 著者名/発表者名
      河岡 義裕、岩見 真吾、大場 靖子、川口 寧、佐藤 佳、澤 洋文、鈴木 信弘、高橋 英樹、朝長 啓造、中川 草、長崎 慶三、西浦 博、野田 岳志、古瀬 祐気、堀江 真行、牧野 晶子、松浦 善治、松野 啓太、村田 和義、望月 智弘、渡辺 登喜子
    • 総ページ数
      320
    • 出版者
      集英社
    • ISBN
      978-4-08-721159-7

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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