Understanding the mechanisms for activation of sugar transporters in plant immunity

了解植物免疫中糖转运蛋白的激活机制

基本信息

批准号：
20K05831
负责人：
木村幸恵
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Ritsumeikan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

植物に感染した病原菌は，植物細胞内の糖を細胞外へ排出させ栄養源として利用する．その一方で，植物は細胞外の糖を細胞内へ回収することでそれを阻止すると考えられている．この糖の争奪戦には植物の細胞膜に局在する糖トランスポーターが関与することが知られているが，その糖輸送活性の制御機構については不明な点が多く残されている．本研究は，植物の免疫応答に重要な糖トランスポーターの新奇活性制御因子を同定し，その活性制御機構を明らかにすることを目的とした．まずガスクロマトグラフ質量分析を用いて，植物体の糖含有量を定量化した結果，糖トランスポーターの制御候補因子である細胞膜局在受容体様キナーゼが，そのキナーゼ活性を介して，細胞内の糖恒常性維持に関与していることが明らかになった．さらにその受容体様キナーゼの欠損変異体を，異なる濃度の糖含有培地で生育した結果，糖トランスポーター欠損変異体と同様の表現型を示した．次に糖トランスポーターと受容体様キナーゼとのタンパク質間相互作用解析を行った．先行研究から免疫応答への関与が報告されている8種の糖トランスポーターと１種の受容体様キナーゼの細胞質領域にタグをつけた融合タンパク質をそれぞれ大腸菌から精製し，in vitro pull downを行なった．その結果，8種の中で6種の糖トランスポーターが受容体様キナーゼとin vitroで直接相互作用することが明らかになった．次に，受容体様キナーゼによる糖トランスポーターのタンパク質リン酸化を調べるためにin vitro kinase assayを行なった．その結果，受容体様キナーゼは相互作用する糖トランスポーターをin vitroでリン酸化することが示唆された．これらの結果から，この受容体様キナーゼが糖トランスポーターのリン酸化を介して，糖輸送制御に関与する可能性が示唆された．

感染植物的病原菌将植物细胞内的糖分泌到细胞外，并将其作为营养源。另一方面，植物被认为可以通过将细胞外糖收集到细胞中来防止这种情况发生。众所周知，位于植物细胞膜上的糖转运蛋白参与了这种糖的竞争，但对于糖转运活性的控制机制仍有许多疑问。本研究的目的是确定糖转运蛋白的新型活性调节剂（这对植物免疫反应很重要），并阐明其活性控制机制。首先，我们使用气相色谱质谱法定量植物中的糖含量，结果发现细胞膜定位的受体样激酶（糖转运蛋白的候选调节剂）通过其激酶活性控制细胞内的糖水平。清楚它参与体内平衡的维持。此外，当缺乏类受体激酶的突变体在含有不同浓度糖的培养基中生长时，它们表现出与缺乏糖转运蛋白的突变体相似的表型。接下来，我们分析了糖转运蛋白和受体样激酶之间的蛋白质-蛋白质相互作用。标记在八种糖转运蛋白和一种受体样激酶的细胞质区域中的融合蛋白，在之前的研究中被报道参与免疫反应，从大肠杆菌中纯化并进行体外拉下。结果显示，八种糖转运蛋白中的六种在体外与受体样激酶直接相互作用。接下来，我们进行了体外激酶测定，以检查受体样激酶对糖转运蛋白的蛋白质磷酸化。结果表明，受体样激酶在体外磷酸化相互作用的糖转运蛋白。这些结果表明，这种受体样激酶可能通过糖转运蛋白的磷酸化参与糖转运的调节。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Manganese Treatment Alleviates Zinc Deficiency Symptoms in Arabidopsis Seedlings

锰处理可减轻拟南芥幼苗的缺锌症状

DOI：
10.1093/pcp/pcaa094
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
4.9
作者：
Nakayama Sayuri;Sugano Shigeo S;Hirokawa Haruna;Mori Izumi C;Daimon Hiroyuki;Kimura Sachie;Fukao Yoichiro
通讯作者：
Fukao Yoichiro

ヘルシンキ大学(フィンランド)

赫尔辛基大学（芬兰）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Stress-induced reactive oxygen species compartmentalization, perception and signalling

应激诱导的活性氧的区隔、感知和信号传导

DOI：
10.1038/s41477-021-00887-0
发表时间：
2021-04
期刊：
影响因子：
18
作者：
Castro B;Citterico M;Kimura S;Stevens DM;Wrzaczek M;Coaker G
通讯作者：
Coaker G

Quantitative Analysis for ROS-Producing Activity and Regulation of Plant NADPH Oxidases in HEK293T Cells

HEK293T 细胞中 ROS 产生活性和植物 NADPH 氧化酶调节的定量分析

DOI：
10.1007/978-1-0716-2469-2_8
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kimura Sachie;Kaya Hidetaka;Hashimoto Kenji;Wrzaczek Michael;Kuchitsu Kazuyuki
通讯作者：
Kuchitsu Kazuyuki

チェコ科学アカデミー(チェコ)

捷克科学院（捷克共和国）