研究成果「LysM型受容体を介した自然免疫システムが陸上植物間で広く保存されていることを解明」バイオサイエンス学科 四井 いずみ 助教
2023年9月1日
教育・学術
研究成果のポイント
・コケ植物ゼニゴケにおけるLysM型の膜受容体を介した免疫システムを発見
・陸上植物における膜受容体を介した免疫システムの起源、保存性および多様性を示唆
・ゼニゴケにおいて青色光受容体が免疫システムの不活性化に関わることを発見
概要
植物は自然界において膨大な数と種類の病原体たり得る微生物に曝されていますが、免疫受容体を介した自然免疫システムの活性化により頑健性を示すと考えられています。これまでモデル被子植物であるシロイヌナズナを用いた研究を中心として、微生物に広く保存されている構成成分（MAMP）を膜局在型パターン認識受容体（PRR）が認識して活性化するパターン誘導性免疫システム（PTI）の理解が進められてきました。しかしながら、被子植物を含む維管束植物とは独立して進化の過程を経てきたコケ植物におけるPTIの保存性および病害抵抗性への寄与は殆ど知られていませんでした。東京農業大学生命科学部バイオサイエンス学科の四井いずみ助教（元 理化学研究所環境資源科学研究センター 植物プロテオミクス研究ユニット特別研究員）とマックスプランク植物育種学研究所の中神弘史グループリーダー（元 理化学研究所環境資源科学研究センター 植物プロテオミクス研究ユニットユニットリーダー）らを中心とする国際共同研究グループは、モデル苔類であるゼニゴケにおいてカビおよび細菌の細胞壁成分の認識に関わるLysM型受容体を見出し、ゼニゴケにおいてPTIが病原性微生物への抵抗性に寄与していることを明らかにしました。これはLysM型受容体を介した自然免疫システムが、維管束植物とコケ植物の分岐以前つまりは陸上植物の共通祖先の段階において既に確立されていたことを示唆します。本研究グループは更にリン酸化プロテオミクス技術を駆使することで、ゼニゴケでLysM型受容体の下流においてPTIに関わるタンパク質群を網羅的に見出しました。これらの中には青色光受容体フォトトロピンを含むPTIへの寄与が報告されていない因子が多数ありました。そこでゼニゴケの変異体を用いた解析を行い、フォトトロピンがMAMPにより転写誘導された遺伝子群の定常状態への回復に関わることを見出しました。今回の研究報告により陸上植物における自然免疫システムの保存性やフォトトロピンによるPTI制御機構の存在が示されました。本研究成果は、米国科学雑誌「Current Biology」（電子版）に掲載されます。