ファイトプラズマによる葉化病の分子構造基盤解明と新規防除法開発

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21K14853
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岩渕 望 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任研究員 (00888753)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: ファイトプラズマ / 葉化 / ファイロジェン / MADS-box転写因子 / ユビキチン / プロテアソーム

研究実績の概要

植物病原細菌ファイトプラズマのもつ病原性因子ファイロジェンは植物の花形成に関わるMADS-box転写因子(MTF)、およびポリユビキチン化タンパク質をプロテアソームへと運ぶシャトルタンパク質であるRAD23に結合し、プロテアソームを介したMTFの分解を誘導し、ファイトプラズマに共通の症状の1つ、花の「葉化」を引き起こす。本研究では、ファイトプラズマの病原性に関する分子構造基盤の解明のため、ファイロジェン/MTF/RAD23の三者を主軸とした複合体形成機構の統合的な理解と、それに基づく新規防除法の開発を目指す。最終年度はファイロジェンにランダムにアミノ酸変異を導入し、MTFとの結合に関与するアミノ酸について網羅的なスクリーニングを試み、複数のアミノ酸を特定した。また、ファイロジェンホモログ間の葉化誘導活性の比較解析から、機能に重要なアミノ酸を特定した。これらのアミノ酸は、結合に関連する既知のアミノ酸とともに、立体構造上で特定の領域に集中していたため、当該領域がMTFとの結合に働くと考えられた。加えて、AIによる高精度なタンパク質複合体予測プログラムであるColabFoldを用いて、ファイロジェン/MTF複合体の構造を予測した。その結果、スクリーニング実験とホモログの比較解析で得られたファイロジェンにおける当該領域と、前年度に明らかにしたMTFにおけるファイロジェンとの結合に重要な領域とが相互作用面を形成することが予測され、ファイロジェンとMTFの複合体の結合モデルを構築できた。今後は、本研究で明らかになった結合領域を標的にした化合物を探索することで、ファイロジェンの機能を阻害する新規防除法の開発が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Random mutagenesis-based screening of the interface of phyllogen, a bacterial phyllody-inducing effector, for interaction with plant MADS-box proteins (2023)
  • 著者名/発表者名: Kitazawa Yugo、Iwabuchi Nozomu、Maejima Kensaku、Matsumoto Oki、Suzuki Masato、Matsuyama Juri、Koinuma Hiroaki、Oshima Kenro、Namba Shigetou、Yamaji Yasuyuki
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 14 ページ: 1058059
  • DOI: 10.3389/fpls.2023.1058059
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Potential mobile units drive the horizontal transfer of phytoplasma effector phyllogen genes. (2023)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Tokuda, Nozomu Iwabuchi, Yugo Kitazawa, Takamichi Nijo, Masato Suzuki, Kensaku Maejima, Kenro Oshima, Shigetou Namba, Yasuyuki Yamaji
  • 雑誌名: Frontiers in Genetics 巻: 14 ページ: 1132432
  • DOI: 10.3389/fgene.2023.1132432
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Clover Yellow Mosaic Virus Isolated from White Clover in Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Masato、Iwabuchi Nozomu、Fujimoto Yuji、Suzuki Takumi、Matsumoto Oki、Motohashi Tomohiro Neil、Miyazaki Akio、Maejima Kensaku、Namba Shigetou、Yamaji Yasuyuki
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 11 ページ: e00324-22
  • DOI: 10.1128/mra.00324-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of <i>Tea Plant Necrotic Ring Blotch Virus</i> Detected from a Tea Plant in Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Maruyama Noriko、Iwabuchi Nozomu、Nishikawa Masanobu、Nijo Takamichi、Yoshida Tetsuya、Kitazawa Yugo、Maejima Kensaku、Namba Shigetou、Yamaji Yasuyuki
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 11 ページ: e00323-22
  • DOI: 10.1128/mra.00323-22
  • 査読あり
• [学会発表] 全ゲノム情報の比較に基づくファイトプラズマの種内近縁性の評価 (2023)
  • 著者名/発表者名: 徳田遼佑・岩渕望・二條貴通・北沢優悟・鈴木誠人・前島健作・大島研郎・難波成任・山次康幸
  • 学会等名: 令和5年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] ファイトプラズマの葉化誘導因子ファイロジェンの標的認識に関わる新規アミノ酸残基の網羅的探索 (2023)
  • 著者名/発表者名: 松山樹立・北沢優悟・岩渕望・前島健作・松本旺樹・鈴木誠人・鯉沼宏章・大島研郎・難波成任・山次康幸
  • 学会等名: 令和5年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] ファイロジェンとMADSドメイン転写因子の結合に影響するアミノ酸残基はひとつの相互作用面を形成する (2023)
  • 著者名/発表者名: 北沢優悟・松山樹立・岩渕望・前島健作・松本旺樹・鈴木誠人・鯉沼宏章・大島研郎・難波成任・山次康幸
  • 学会等名: 令和5年度日本植物病理学会大会
• [学会発表] ファイロジェンは宿主因子の保存領域に結合する (2022)
  • 著者名/発表者名: 鈴木誠人・北沢優悟・岩渕望・松本旺樹・山本桐也・前島健作・大島研郎・難波成任・山次康幸
  • 学会等名: 第49回 日本マイコプラズマ学会学術集会
• [学会発表] ファイロジェンはユビキチン非依存的にプロテアソーム分解により標的を分解するユニークな病原性因子である (2022)
  • 著者名/発表者名: 北沢優悟・岩渕望・松本旺樹・鈴木誠人・笹野百花・前島健作・大島研郎・難波成任・山次康幸
  • 学会等名: 第49回 日本マイコプラズマ学会学術集会
• [学会発表] ファイトプラズマの葉化誘導因子ファイロジェンは2種類の宿主因子の相互作用を仲介する (2022)
  • 著者名/発表者名: 松本旺樹・北沢優悟・岩渕望・鯉沼宏章・鈴木誠人・徳田遼佑・前島健作・大島研郎・難波成任・山次康幸
  • 学会等名: 第49回 日本マイコプラズマ学会学術集会
• [備考] プロテインノックダウン技術の確立に一歩近づく
  • URL: https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20230330-1.html
• [備考] ファイトプラズマの病原性獲得の原動力を明らかに
  • URL: https://www.nikkei.com/article/DGXZRSP654693_Q3A510C2000000/