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2013 年度 実施状況報告書

NADPHオキシダーゼ活性の可視化による植物免疫機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25660293
研究種目

挑戦的萌芽研究

研究機関名古屋大学

研究代表者

吉岡 博文  名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (30240245)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード植物免疫 / 活性酸素 / NADPHオキシダーゼ
研究概要

植物は病原菌の攻撃に応答して急激な活性酸素種 (ROS) の生成を引き起こす。この反応はROSバーストと呼ばれ、植物免疫反応において重要な役割を果たすことが知られている。ROSバーストは、原形質膜に存在するNADPHオキシダーゼであるRBOH (respiratory burst oxidase homolog) によって引き起こされる。これまでに、RBOHは、転写レベルに加え、翻訳後修飾により活性調節されることが知られていた。申請者は、RBOHのN末端側領域のセリンが、カルシウム依存性プロテインキナ-ゼ (CDPK) によって直接リン酸化されて活性化されることを発見した。しかし、生体内におけるRBOHの活性化を実際に観察した例はない。本研究では、RBOHの活性化状態の動態を観察できるイメージングシステムを構築し、新たなシグナルネットワークの発掘を可能にする先駆的モデルを提示することを目的とした。
本年度は、バイナリーベクターにエフェクターとして恒常活性型変異体CDPK5-CAまたは非活性型のCDPK5-CA-K/Mを35Sプロモーターの下流に挿入した。さらに、RBOHB由来のN末端側断片、RBOHB認識ドメイン、そして2種類の蛍光タンパク質として、mVenus (YFP)とmCerulean (CFP) を連結したコンストラクトをもう一つの35Sプロモーターの下流に挿入した。以上のように、FRETコンストラクトの基本構造を構築した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は、バイナリーベクターにエフェクター、およびFRETコンストラクトを作製し、植物葉に一過的に発現させることによって、FRETコンストラクト内のRBOHB のN末端側断片がリン酸化されることを確認した。この結果は、FRETコンストラクト内のRBOHがCDPK活性によってリン酸化されることを示している。このように、構築したFRETコンストラクトが組織内で機能することが示された。

今後の研究の推進方策

蛍光タンパク質であるmVenus (YFP)とmCerulean (CFP) によるFRETの強度は、2種の蛍光タンパク質間の距離と角度が重要であることが知られている。より安定した高感度な蛍光を得るには、生体内で2種の蛍光タンパク質が理想的な配置をとるパターンを探索する必要がある。そこで、来年度はサイズの異なる様々なRBOHBのN末端断片を調製し、FRETコンストラクトに導入し、蛍光強度の最適化を図る予定である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 3件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] The variable domain of a plant calcium-dependent protein kinase (CDPK) confers subcellular localization and substrate recognition for NADPH oxidase.2013

    • 著者名/発表者名
      Asai, S., Ichikawa, T., Kobayashi, M., Nomura, H., Kamiyoshihara, Y., Mori, H., Kadota, Y., Zipfel, C., Jones, J.D.G. and Yoshioka, H.
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 288 ページ: 14332-14340.

    • DOI

      10.1074/jbc.M112.448910.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitric oxide as a mediator for defense responses.2013

    • 著者名/発表者名
      Bellin, D., Asai, S., Delledonne, M. and Yoshioka, H.
    • 雑誌名

      Mol. Plant-Microbe Interact.

      巻: 26 ページ: 271-277.

    • DOI

      10.1094/MPMI-09-12-0214-CR.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ethylene responsive AP2/ERF transcription factor MACD1 participates in phytotoxin-triggered programmed cell death.2013

    • 著者名/発表者名
      Mase, K., Ishihama, N., Mori, H., Takahashi, H., Kaminaka, H., Kodama, M. and Yoshioka, H.
    • 雑誌名

      Mol. Plant-Microbe Interact.

      巻: 26 ページ: 868-879.

    • DOI

      10.1094/MPMI-10-12-0253-R.

    • 査読あり
  • [学会発表] リン酸化修飾によるNADPHオキシダーゼの活性化には複数のCDPKが関与する.2013

    • 著者名/発表者名
      白石佑太郎・吉岡美樹・安達広明・吉岡博文
    • 学会等名
      平成25年度日本植物病理学会関西部会
    • 発表場所
      岡山大学創立50周年記念館,岡山
    • 年月日
      20130926-20130927
  • [学会発表] イネのOsRLCK185はNADPHオキシダーゼであるOsRBOHIを介して活性酸素生成を誘導する.2013

    • 著者名/発表者名
      吉岡美樹・白石佑太郎・山口公志・川崎 努・吉岡博文
    • 学会等名
      平成25年度日本植物病理学会関西部会
    • 発表場所
      岡山大学創立50周年記念館,岡山
    • 年月日
      20130926-20130927
  • [学会発表] タンパク質のリン酸化によるROSバーストの分子機構.2013

    • 著者名/発表者名
      吉岡博文・安達広明・石濱伸明・中野孝明・白石佑太郎・宮川典子・野村裕也・吉岡美樹・浅井秀太
    • 学会等名
      平成25年度植物感染生理談話会
    • 発表場所
      北陸粟津温泉 法師,石川県
    • 年月日
      20130819-20130821
    • 招待講演
  • [学会発表] リン酸化による植物NADPHオキシダーゼの制御機構2013

    • 著者名/発表者名
      吉岡博文・安達広明・白石佑太郎・中野孝明・宮川典子・浅井秀太・川崎 努・吉岡美樹
    • 学会等名
      第24回日本生体防御学会学術総会
    • 発表場所
      くまもと森都心プラザ,熊本市
    • 年月日
      20130710-20130712
    • 招待講演
  • [学会発表] Protein phosphorylation confers ROS burst via NADPH oxidase.2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka, H., Asai, S., Nomura, H., Kobayashi, H., Nakano, H., Adachi, H., Ishihama, N. and Yoshioka, M.
    • 学会等名
      Keystone Symposia "Plant Immunity: Pathways and Translation".
    • 発表場所
      Big Sky, Montana, USA
    • 年月日
      20130408-20130411
    • 招待講演
  • [図書] Methods in Molecular Biology2014

    • 著者名/発表者名
      Ishihama, N., Adachi, H., Yoshioka, M. and Yoshioka, H.
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      Springer/Humana Press, NY
  • [図書] 植物-微生物相互作用とビオトロフ感染2013

    • 著者名/発表者名
      吉岡博文・安達広明・石濱伸明・中野孝明・白石佑太郎・宮川典子・野村裕也・吉岡美樹・浅井秀太
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      日本植物病理学会

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公開日: 2015-05-28  

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