研究課題
多くの抵抗性遺伝子は、nucleotide binding site-leucine rich repeat (NB-LRR)型のタンパク質をコートしており、細胞内型レセプターであることが明らかになった。動物のNB-LRR型タンパク質も免疫に関与する細胞内レセプターとして働くことが知られている。 動物のNB-LRR型タンパク質Apaf-1では、活性化は各ドメインの分子内結合、リガント認識後のNBドメインに結合したヌクレオチドの交 換反応、分子間結合の3つの要素によって決定される。しかしながら、植物のNB-LRR型の抵抗性タンパク質の活性化と、各ドメインの 分子内/間結合やNBドメインのヌクレオチドの状態との関連はほとんど解析されていない。さらに、全長の抵抗性タンパク質の立体構 造解析の報告は1つもない。抵抗性タンパク質は、植物において最強の免疫応答を誘導する重要な細胞内免疫レセプターであるにも関わらず、全長の抵抗性タンパク質を精製することが困難なことから、シグナル伝達機構や活性化機構はほとんど明らかになっていない。申請者らは、イネいもち病菌の抵抗性タンパク質PitのリガンドAvrPitと下流のシクグナル分子 OsSpike1を同定している。本研究では、抵抗性タンパク質Pitの精製系を確立し、生化学解析と立体構造解析を駆使して、Pitの活性化機構を明らかにする。さらに、得 られた知見を利用して、PitのリガンドAvrPit認識後の活性化から、下流分子OsSpike1活性化に至るメカニズムの全過程を明らかにすることを目的とする。
2: おおむね順調に進展している
本年度は、抵抗性タンパク質Pit-1とその相互作用分子Pit-2の解析を通し、Pit-1, Pit-2による免疫制御機構を理解することを試みた。免疫沈降実験から、Pit-1がホモダイマーを形成すること、Pit-1とPit-2がヘテロダイマーを形成することを確認した。この結果から、植物細胞内でPit-1とPit-2はヘテロダイマーを形成し、ペア抵抗性タンパク質として働く可能性があると推測された。Pit-1とPit-2は異なる機能を持っており、Pit-1は免疫を誘導するが、Pit-2はPit-1の免疫を抑制する。Pit-1とPit-2の高い相同性を利用して、Pit-1とPit-2の機能の違いを生むアミノ酸残基の同定をドメインスワッピングを用いて試みた。その結果、スイッチドメインであると考えられているNB-ARCドメインのL301がPit-1による細胞死誘導に重要であることを同定した。以上のように新規の知見が得られており、おおむね順調に進展している。
本研究では、生化学解析と立体構造解析を駆使して、現在まで不明である抵抗性タンパク質 Pitのリガンド認識後の活性化から、下流分子OsSpike1活性化までの全過程を明らかにすることを目的とする。具体的には、抵抗性タンパク質Pitの全長タンパク質の精製系を立ち上げて[研究計画 1]、Pitの不活性化型と活性化型のヌクレオチドの状態[研究計画 2]、分子内結合と分子間相互作用を明らか にする[研究計画 3].次に、抵抗性タンパク質がリガンドを認識した際に、不活性化状態から活性化状態にどのように遷移するかを明らかにする[研究計画 4]。立体構造解析では、1)抵抗性タンパク質Pitの立体構造、2)PitのリガンドであるAvrPitとPitの複合体 の立体構造、3)OsRac1の活性化分子でありPitの下流のシグナル分子てでもある OsSpike1と Pitの複合体の立体構造の順に明らかにする[研究計画 5]。
平成27年度の消耗品の使用が計画より少なかった為、残額が出てきた。
平成27年度分を平成28年度に使用予定である。
すべて 2016 2015 その他
すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)
Curr Genomic
巻: 掲載予定 ページ: in press
Plant Signal Behav
巻: 10 ページ: e1044702
26251883
PLoS Pathog
巻: 11 ページ: e1004629
25658451
