プロテインノックダウンによる植物病原細菌ファイトプラズマの未知病原性因子の解明

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22KJ1076
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 松本 旺樹 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2023-03-08 – 2025-03-31
• Keywords: ファイトプラズマ / タンパク質分解 / 分泌タンパク質 / プロテアソーム

Outline of Annual Research Achievements

植物病原体は宿主細胞に「病原性因子」と呼ばれる様々なタンパク質を分泌し、宿主の細胞機能に影響を与え、自身の感染に有利な環境を作り出す。従って、病原性因子の機能解明は、病原体の感染戦略を理解し防除策を構築するために重要である。通常、解析対象因子の欠損変異体を作出することで、その機能を解析するが、植物病原細菌ファイトプラズマは純粋培養系が確立されておらず、変異体の作出ができないため、通常の方法による解析はできない。本研究では欠損変異体の作出とは異なる方法で、病原性因子の有無を制御する方法を確立し、ファイトプラズマの病原性因子の機能の全容解明を目的とする。
本年度は、病原性因子の有無を制御するためにユビキチン・プロテアソーム系を利用した選択的タンパク質分解を実施予定で、GFP（YFP）、あるいはGFP（YFP）融合タンパク質のユビキチン・プロテアソーム系による分解を誘導するタンパク質（NSlmb-vhhGFP4）を用いるdegradFPシステムを改変する計画であった。まず、本システムがベンサミアナタバコ葉を用いた一過的発現系で機能するか検証するため、GFPあるいはYFPを融合した任意のタンパク質を標的タンパク質として、NSlmb-vhhGFP4と共発現させた。その結果、標的タンパク質の蓄積量は顕著には減少しなかった。このことから、本手法に基づいた方法だけでは、基質によっては分解効率が悪く、汎用性が低い可能性があり、解析対象の病原性因子には適用できない可能性が考えられた。従って、現在は、ユビキチン・プロテアソーム系とは異なるタンパク質分解機構であるオートファジーを利用した方法も検討しており、次年度も引き続き検証予定である。一方、複数のファイトプラズマのゲノムから共通して予測され、重要な機能を有していると推測される分泌タンパク質を見出し、植物体で発現させた時の影響を解析中である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度の研究実績の概要に記載した通り、当初計画していたdegradFPシステムがベンサミアナタバコの一過的発現系において汎用性が低い可能性が考えられ、他の方法も検討する必要が出てきたため。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、検討中の選択的タンパク質分解方法を確立し、ファイトプラズマの病原性因子の有無の制御を可能にする予定である。その方法を用いて、ファイトプラズマ感染における病原性因子の役割の全容を解明していく予定である。

Causes of Carryover

次年度に新たな実験系を確立する必要が生じ、高額な消耗品類の購入を予定しているため。当該研究費は、実験のための消耗品に充てる予定であり、高額な機器の購入予定は無い。

Research Products

• [Journal Article] Target degradation specificity of phytoplasma effector phyllogen is regulated by the recruitment of host proteasome shuttle protein (2023)
  • Author(s): Suzuki Masato、Kitazawa Yugo、Iwabuchi Nozomu、Maejima Kensaku、Matsuyama Juri、Matsumoto Oki、Oshima Kenro、Namba Shigetou、Yamaji Yasuyuki
  • Journal Title: Molecular Plant Pathology Volume: 25 Pages: e13410
  • DOI: 10.1111/mpp.13410
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] イネ黄萎病ファイトプラズマのファイロジェンに見出された特異な分解標的スペクトラム (2024)
  • Author(s): 北沢優悟・鈴木誠人・岩渕望・前島健作・松山樹立・松本旺樹・大島研郎・難波成任・山次康幸
  • Organizer: 令和6年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] ファイロジェンの分解標的特異性はプロテアソーム関連因子との相互作用による制御を受ける (2024)
  • Author(s): 鈴木誠人・北沢優悟・岩渕望・前島健作・松山樹立・松本旺樹・大島研郎・難波成任・山次康幸
  • Organizer: 令和6年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] PMUに座乗するファイロジェンの葉化誘導能の比較 (2024)
  • Author(s): 徳田遼佑・前島健作・岩渕望・北沢優悟・松本旺樹・鈴木誠人・大島研郎・難波成任・山次康幸
  • Organizer: 令和6年度日本植物病理学会大会
• [Presentation] Comprehensive search for amino acid residues involved in target recognition of a phytoplasma effector protein by random mutagenesis-based screening (2023)
  • Author(s): Oki Matsumoto, Yugo Kitazawa, Nozomu Iwabuchi, Kensaku Maejima, Masato Suzuki, Juri Matsuyama, Hiroaki Koinuma, Kenro Oshima, Shigetou Namba, Yasuyuki Yamaji
  • Organizer: 24th Biennial Congress of the International Organization for Mycoplasmology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The non-canonical host proteasome utilization by a phytoplasma effector: phyllogen acts as a ubiquitin-like mediator for proteasomal degradation of target proteins (2023)
  • Author(s): Yugo Kitazawa, Nozomu Iwabuchi, Kensaku Maejima, Momoka Sasano, Oki Matsumoto, Hiroaki Koinuma, Ryosuke Tokuda, Masato Suzuki, Kenro Oshima, Shigetou Namba, Yasuyuki Yamaji
  • Organizer: 24th Biennial Congress of the International Organization for Mycoplasmology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Target degradation specificity of a phytoplasma effector protein phyllogen is regulated by an ability to recruit host proteasome shuttle protein (2023)
  • Author(s): Masato Suzuki, Nozomu Iwabuchi, Yugo Kitazawa, Kensaku Maejima, Juri Matsuyama, Oki Matsumoto, Kenro Oshima, Shigetou Namba, Yasuyuki Yamaji
  • Organizer: 24th Biennial Congress of the International Organization for Mycoplasmology
  • Int'l Joint Research