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2015 年度 実績報告書

植物免疫システムの分子機構

研究課題

研究課題/領域番号 24228008
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

白須 賢  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, グループディレクター (20425630)

研究期間 (年度) 2012-05-31 – 2017-03-31
キーワード植物 / 病害抵抗性 / 分子間相互作用
研究実績の概要

これまでに植物免疫を阻害する化合物を3個単離して、植物免疫ホルモンであるサリチル酸と構造的に類似していることを見いだしている。このうち免疫阻害剤P7が特異的に結合するタンパク質(CUPIN1と呼ぶ)を精製単離して同定している。抗体を用いた解析により、CUPIN1はアポプラストに存在することがわかった。また、その共結晶構造解析とアミノ酸残基の変異体解析により、P7と結合するポケットが存在することが明らかになった。またCUPIN1をコードする遺伝子にP7が結合できない変異が入った植物体はホモ化すると致死になっていたが、6回のバッククロスをおこない、この致死表現型がこの遺伝子の変異によるものではないことが分かってきた。サリチル酸系の免疫シグナル伝達系におけるマスター因子であるNPR1タンパク質の細胞内での挙動を、GFP複合体を用いて解析したところ、サリチル酸添加時に観察されるNPR1の核内での蓄積が、P7によって阻害されることが明らかになった。これによりP7はNPR1の上流に位置することが示された。さらにサリチル酸添加時に観察される細胞内の酸化還元(レドックス)状態の変化がP7によって阻害されることを示すことが出来た。また病原体のゲノム、トランスクリプトーム解析をおこない、病原性に関与する遺伝子群の同定が可能となってきた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

ケミカルバイオロジーによる新規免疫阻害剤の発見、阻害剤に対する非感受性変異体の同定、阻害剤結合タンパク質の同定、共結晶解析からの結合様式の解明、シグナル伝達系における作用位置の特定、細胞内の生化学的解析など、研究は予想以上に順調に推移している。これと同時に、病原体のゲノム解析も平行しておこなってきており、宿主である植物側の免疫システムとそれに対抗する病原体の攻防の全体像を理解する上での基盤が確立できたと考えられる。

今後の研究の推進方策

免疫阻害剤がサリチル酸による細胞内レドックス変化を阻害していることが明らかになったが、これにCUPIN1がどのように貢献しているかを、遺伝学的、生化学的に解析していくことで、その生物学的機能を明らかにする。CUPIN1遺伝子に非常に似ているホモログが一つシロイヌナズナのゲノム上に存在することから、重複した機能が予想されるため、2重変異体をCRISPERなどの新技術を導入して確立する。またトランスクリプトーム解析、プロテオーム解析などを駆使して、阻害剤を添加した細胞、あるいは2重変異体における細胞が、どのような状態になっているかなど、全体像を明らかにしていく。また、細胞内レドックス変化を細胞がどのようにして認識し、細胞内シグナルあるいは細胞間シグナルとして伝達していくのかを明らかにするシステムを構築する。他の植物免疫に重要なタンパク質はこれまでどおり、生化学的解析、発現解析、遺伝学的解析をおこない、その機能を明らかにする。また平行して新規病原体ゲノム解析、トランスクリプトーム解析をおこない免疫システムをいかに阻害して、病原性を獲得していくのかを明らかにする。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] The Sainsbury Laboratory/The University of Sheffield(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      The Sainsbury Laboratory/The University of Sheffield
  • [国際共同研究] University of Virginia/Penn State University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Virginia/Penn State University
  • [国際共同研究] University of Helsinki(Finland)

    • 国名
      フィンランド
    • 外国機関名
      University of Helsinki
  • [国際共同研究] INRA(France)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      INRA
  • [国際共同研究] Seoul National University(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Seoul National University
  • [雑誌論文] Plant cells under siege: plant immune system versus pathogen effectors2015

    • 著者名/発表者名
      Asai, S., and Shirasu, K.
    • 雑誌名

      Curr. Opin. Plant. Biol.

      巻: 28 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1016/j.pbi.2015.08.008

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The WRKY45-dependent signaling pathway is required for resistance against Striga parasitism2015

    • 著者名/発表者名
      Mutuku, J.M., Yoshida, S., Shimizu, T., Ichihashi, Y., Wakatake., T., Seo, M., Takahashi., A., Shirasu, K.
    • 雑誌名

      Plant Physiol.

      巻: 168 ページ: 1152-1163

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1104/pp.114.256404

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] WRKY transcription factors phosphorylated by MAPK regulate a plant immune NADPH oxidase in Nicotiana benthamiana2015

    • 著者名/発表者名
      Adachi, H., Nakano, T., Miyagawa., N., Ishihama, N., Yoshioka, M., Katou, Y., Yaeno, T., Shirasu, K., and Yoshioka, H.
    • 雑誌名

      The Plant Cell

      巻: 27 ページ: 2645-2663

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1105/tpc.15.00213

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Convergent evolution of strigolactone perception enabled host detection in parasitic plants2015

    • 著者名/発表者名
      Conn, C. E., Bythell-Douglas, R., Neumann, D., Yoshida, S., Whittington, B., Westwood, J. H., Shirasu, K., Bond, C. S. Dyer, K. A., Nelson, D. C.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 349 ページ: 540-543

    • DOI

      10.1126/science.aab1140

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hyaloperonospora arabidopsidis (Downy Mildew) infection Assay in Arabidopsis2015

    • 著者名/発表者名
      Asai, S, Shirasu, K, Jones, J. D.G.
    • 雑誌名

      Bio-protocol

      巻: 5 ページ: e1627

    • DOI

      ww.bio-protocol.org/e1627

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Identification and characterization of small-molecule inhibitors to plant immune responses2016

    • 著者名/発表者名
      Ishihama, N., Noutoshi, Y., Choi, S., Saska, I., Nomura,Y., Nakagami, H., Kondoh, Y., Osada, H., Shirasu, K.
    • 学会等名
      第57回 日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岩手大学、岩手県盛岡市、日本
    • 年月日
      2016-03-20
  • [学会発表] Tissue specific transcriptome analysis at the interface between a parasitic plant and the host plant2016

    • 著者名/発表者名
      Wakatake, T. Yoshida, S., Sano, R., Kurata, T., Demura, T., Shirasu, K
    • 学会等名
      第57回 日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岩手大学、岩手県盛岡市、日本
    • 年月日
      2016-03-19
  • [学会発表] Identification of SA-signaling inhibitors and their target protein in Arabidopsis2016

    • 著者名/発表者名
      Choi, S., Ishihama, N., Noutoshi, Y., Saska, I.,Nakagami., H., Kondoh, Y., Osada, H., Shirasu, K.
    • 学会等名
      第57回 日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岩手大学、岩手県盛岡市、日本
    • 年月日
      2016-03-18
  • [学会発表] ライブイメージングで捉える寄生植物と宿主植物の植物間相互作用2015

    • 著者名/発表者名
      若竹崇雅、Thomas Spallek, Simon Saucet, 吉田聡子、白須賢
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会 合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド、兵庫県神戸市、日本
    • 年月日
      2015-12-02
  • [学会発表] Identification of SA-signaling inhibitors and their target protein in Arabidopsis2015

    • 著者名/発表者名
      崔 勝媛、石濱 伸明,能年 義輝, Saska Ivana,野村 有子,中神 弘史,近藤 恭光,長田 裕之,白須 賢
    • 学会等名
      36th New Phytologist Symposium, Cell biology at the plant-microbe interface
    • 発表場所
      Minichi, Germany
    • 年月日
      2015-11-29
  • [学会発表] 植物免疫応答を標的とする低分子阻害剤の同定とその作用機作の解析2015

    • 著者名/発表者名
      石濱伸明、能年義輝、崔勝媛、Ivana Saska、野村有子、中神弘史、近藤恭光、長田裕之、白須賢
    • 学会等名
      平成27年度日本植物病理学会関東部会プログラム
    • 発表場所
      宇都宮大学、栃木県宇都宮市、日本
    • 年月日
      2015-09-11
  • [学会発表] 転写制御ダイナミクスの比較解析 - 葉の発生の種間変異を例に2015

    • 著者名/発表者名
      市橋 泰範, 福島敦史, Chitwood D.H., Headland L.R., Kao J., Peng J., 白須賢, Sinha N.
    • 学会等名
      日本植物学会第79回大会
    • 発表場所
      新潟コンベンションセンター、新潟県新潟市、日本
    • 年月日
      2015-09-06
  • [学会発表] サリチル酸に依存した情報伝達を標的とする低分子阻害剤の同定2015

    • 著者名/発表者名
      石濱伸明、能年義輝、崔勝媛、Ivana Saska、野村有子、中神弘史、近藤恭光、長田裕之、白須賢
    • 学会等名
      平成27年度植物感染生理談話会
    • 発表場所
      メルパルク松山、愛媛県松山市、日本
    • 年月日
      2015-08-25
  • [図書] YEARBOOK OF SCIENCE & TECHNOLOGY2015

    • 著者名/発表者名
      Mutuku, J.M., Spallek, T., Shirasu, K.
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      Mc Graw Hill
  • [図書] 植物と病原微生物の相互作用と作物保護 ”難培養微生物研究の最新技術II-微生物の生き様に迫り課題解決へ"2015

    • 著者名/発表者名
      浅井修太、白須賢
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [備考] 研究室HP(日本語)

    • URL

      http://plantimmunity.riken.jp/index.ja.html

  • [備考] 研究室HP(英語)

    • URL

      http://plantimmunity.riken.jp/index.html

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-02-07  

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