宿主プロトンダイナミクスの改変による植物ウイルス増殖戦略

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K15841
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 兵頭 究 岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (80757881)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 植物ウイルス / V-ATPase / ゲノムRNA複製 / プロトン

研究実績の概要

植物は病原体の攻撃に加えて、周辺環境の変動など、多様な外的ストレスに同時に晒される。多様なストレスに頑健性を付与する次世代作物保護技術の開発のためには、「病原体感染戦略の分子メカニズム」に加えて、感染によって宿主植物にもたらされる「生理学的変化」の影響を理解することが必要となる。本研究は、細胞内プロトン恒常性維持に関わる宿主膜タンパク質複合体V-ATPaseに着目し、「宿主プロトンダイナミクスの改変による植物ウイルス増殖戦略」と感染に付随する「宿主プロトン恒常性の変化とその生理学的影響」の理解を目指している。本目的の達成にあたり、red clover necrotic mosaic virus (以下、RCNMV) をモデルウイルスとして計画を進めた。
タンパク質間相互作用解析およびイメージング解析から、RCNMVは複製酵素タンパク質p27を介してV-ATPaseのサブユニットEに特異的に結合し、ウイルス複製コンパートメントへとリクルートすることが明らかとなった。また、RCNMVを含む複数の植物RNAウイルスはV-ATPase活性をウイルス複製に必要とすることを示した。さらに、これらのウイルスは、ウイルスタンパク質を介してV-ATPase活性依存的にウイルス複製コンパートメントのpHを低下させることを明らかとした。また、塩ストレス耐性を指標に、RCNMVがV-ATPaseが関与する宿主生理学的応答に影響するかを検討した。しかしながら、ウイルス感染の有無による顕著な差は認められなかった。
以上の結果は、複数の植物RNAウイルスがV-ATPaseを標的とし、細胞内プロトン恒常性を調節することで増殖に適した局所環境を整備することを示唆する。今後、ウイルス複製コンパートメントのpH低下がどのようにしてウイルス複製に貢献するのか、その分子メカニズムの詳細を明らかにする必要がある。

研究成果

• [雑誌論文] Dianthovirus (Tombusviridae). (2021)
  • 著者名/発表者名: Hyodo, K., Kaido, M.
  • 雑誌名: Encyclopedia of Virology 4th Edition (Ed. D. Bamford & M. Zuckerman). 巻: vol 4 ページ: 383-387
  • DOI: 10.1016/B978-0-12-809633-8.21263-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of an RNA silencing suppressor encoded by a symptomless fungal hypovirus, Cryphonectria hypovirus 4. (2021)
  • 著者名/発表者名: Aulia, A., Hyodo, K., Hisano, S., Kondo, H., I. B., Hillman, B. I., and Suzuki, N.
  • 雑誌名: Biology (Basel) 巻: 10 ページ: 100
  • DOI: 10.3390/biology10020100
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hijacking of host cellular components as proviral factors by plant-infecting viruses. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hyodo, K., Okuno, T.
  • 雑誌名: Advances in Virus Research 巻: 107 ページ: 37-86
  • DOI: 10.1016/bs.aivir.2020.04.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diverse partitiviruses from the phytopathogenic fungus, Rosellinia necatrix. (2020)
  • 著者名/発表者名: Telengech, P., Hisano, S., Micheni, C. M., Hyodo, K., Arjona-Lopez, J.M., Lopez-Herrera, C., Kanematsu, S., Kondo, H., and Suzuki, N.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 11 ページ: 1064
  • DOI: 10.3389/fmicb.2020.01064
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 植物ウイルス感染の抗細菌/糸状菌免疫への影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 兵頭 究
  • 学会等名: 第12回植物ストレス科学シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 植物RNAウイルスの複製に関わる宿主因子の研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 兵頭 究
  • 学会等名: 令和3年度日本植物病理学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] オオムギ圃場に生息するアブラムシのウイルス叢解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 近藤 秀樹・藤田 美貴・久野 裕・兵頭 究・鈴木 信弘
  • 学会等名: 令和3年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] Subcellular localization of carrot temperate virus 1 capsid protein in the nucleus and cytoplasm. (2021)
  • 著者名/発表者名: Paul Telengech, Kiwamu Hyodo, WQ Wang, T Nastuaki, Nobuhiro Suzuki
  • 学会等名: The Annual Meeting of the Japanese Phytopathological Society.
• [備考] 岡山大学(大学院環境生命科学研究科)資源植物科学研究所 植物・微生物相互作用グループ ホームページ
  • URL: https://www.rib.okayama-u.ac.jp/pmi/index-j.html