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

通过蛋白质敲低阐明植物病原菌植原体的未知毒力因子

• 批准号: 22KJ1076
• 负责人: 松本 旺樹
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1076/
• 关键词: ファイトプラズマ; タンパク質分解; プロテアソーム; 分泌タンパク質

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。病原性因子の機能解析では、当該因子の欠損変異病原体を作出するのが一般的である。しかし、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。そこで、本研究では、分泌された病原性因子を植物細胞内で分解することで、病原性因子の有無を制御する新たな実験系を確立し、ファイトプラズマの病原性因子を解析することを目的とする。病原性因子の分解には、ユビキチン化タンパク質がプロテアソームで分解されることを利用したプロテインノックダウン法を用いることを計画している。具体的にはユビキチン化酵素の標的結合領域を、病原性因子に結合するペプチドに置換した改変ユビキチン化酵素を作出し、病原性因子のユビキチン化とプロテアソームによる分解を誘導することを想定している。今年度は、病原性因子結合ペプチドを得るための研究を行った。まず、ファイトプラズマの病原性因子のなかから4つを選抜して、酵母ツーハイブリッド法でシロイヌナズナのcDNAライブラリーから結合因子を探索した。特に、病原性因子の1つであるファイロジェンと、その結合因子の一群であるMADSドメイン転写因子群（MTFs）との相互作用様式を詳細に解析した。その結果、ファイロジェンはMTFsに保存されたKドメイン内の特定の領域に結合することがわかった。さらにColabFoldを用いたin silicoでの複合体予測により、その結合様式をモデル化することができた。

植物病原体将各种称为“毒力因子”的蛋白质分泌到宿主细胞中，影响宿主细胞的功能并创造有利于自身感染的环境。因此，阐明毒力因子的功能对于了解病原体的感染策略和制定控制措施具有重要意义。在毒力因子的功能分析中，通常会产生缺乏相关因子的突变病原体。然而，植物病原菌植原体的纯培养体系尚未建立，无法产生突变体。因此，在本研究中，我们建立了一个新的实验系统，通过降解植物细胞内分泌的毒力因子来控制毒力因子的存在或不存在，并旨在分析植原体毒力因子。为了降解毒力因子，我们计划使用蛋白质敲低方法，该方法利用泛素化蛋白质被蛋白酶体降解的事实。具体来说，我们计划创建一种修饰的泛素化酶，其中泛素化酶的靶结合区域被与致病因子结合的肽取代，并诱导致病因子泛素化及其被蛋白酶体降解。今年，我们进行了研究以获得毒力因子结合肽。首先，我们选择了四种植原体毒力因子，并使用酵母二杂交方法从拟南芥 cDNA 文库中搜索结合因子。特别是，我们详细分析了系统发生基因（毒力因子之一）和 MADS 结构域转录因子（MTF）（一组其结合因子）之间的相互作用模式。结果表明，系统发育因子与 MTF 中保守的 K 结构域内的特定区域结合。此外，通过使用 ColabFold 进行计算机复杂预测，我们能够对结合模式进行建模。

项目成果

ファイロジェンは宿主因子の保存領域に結合する

系统原与宿主因子的保守区域结合

• 发表时间: 2022
• 作者: 鈴木誠人; 北沢優悟; 岩渕望; 松本旺樹; 山本桐也; 前島健作; 大島研郎; 難波成任; 山次康幸
• 通讯作者: 山次康幸

ファイトプラズマの葉化誘導因子ファイロジェンの標的認識に関わる新規アミノ酸残基の網羅的探索

全面寻找植原体中参与系统发育因子目标识别的新氨基酸残基

• 发表时间: 2023
• 作者: 松山樹立; 北沢優悟; 岩渕望; 前島健作; 松本旺樹; 鈴木誠人; 鯉沼宏章; 大島研郎; 難波成任; 山次康幸
• 通讯作者: 山次康幸

Random mutagenesis-based screening of the interface of phyllogen, a bacterial phyllody-inducing effector, for interaction with plant MADS-box proteins

基于随机诱变的细菌叶状诱导效应子 phyllogen 界面的筛选，用于与植物 MADS-box 蛋白的相互作用

• DOI: 10.3389/fpls.2023.1058059
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 5.6
• 作者: Kitazawa Yugo;Iwabuchi Nozomu;Maejima Kensaku;Matsumoto Oki;Suzuki Masato;Matsuyama Juri;Koinuma Hiroaki;Oshima Kenro;Namba Shigetou;Yamaji Yasuyuki
• 通讯作者: Yamaji Yasuyuki

ファイロジェンとMADSドメイン転写因子の結合に影響するアミノ酸残基はひとつの相互作用面を形成する

影响系统发育因子和 MADS 结构域转录因子结合的氨基酸残基形成相互作用表面

• 发表时间: 2023
• 作者: 北沢優悟; 松山樹立; 岩渕望; 前島健作; 松本旺樹; 鈴木誠人; 鯉沼宏章; 大島研郎; 難波成任; 山次康幸
• 通讯作者: 山次康幸