セスバニア根粒菌の病原性と細胞内感染能：非マメ科植物への感染拡大に向けた基盤研究

セスバニア根粒菌は、マメ科植物セスバニアに根粒・茎粒を形成するが、非マメ科植物 のエンドファイトでもあり、単生窒素固定細菌でもある。我々は、本菌はR-body生産という病原菌的側面を持っており、セスバニアへの細胞内感染後に宿主細胞を殺傷できることを見出している。R-bodyとは、reb遺伝子群にコードされる低分子タンパク質群の巨大ポリマーである。セスバニア根粒菌は、reb遺伝子群と自己転写促進因子をコードするrebオペロンを持っており、通常はrebオペロン外にコードされる転写因子群によってその発現が抑制されている。また、rebオペロンの発現に必須な転写因子もまた、rebオペロン外の遺伝子によってコードされていることが昨年度までに判明した。一方、本菌は非マメ科植物であるシロイヌナズナの全身に、部位によっては細胞内にも感染できることも、我々は見出している。本菌の病原性と感染性を最大限に制御・利用すれば、広範囲の非マメ科植物に本菌を定着させ、高い窒素固定活性を発揮させることができると我々は考えている。その基盤を築くため、本研究では、R-bodyの生産機構と病原性作用機序の解明と、シロイ ヌナズナへの全身感染・細胞内感染機構の解明を目的としている。本年度は、rebオペロンの発現制御系の解明を更に深めた。これまで、rebオペロンの発現に影響を及ぼす環境要因として、環境中の2オキソグルタル酸濃度と温度を見出してきた。本年度は、ゲノムワイドな変異株スクリーニングを行うことで、シデロフォア生産関連遺伝子破壊株におけるrebオペロンの発現が異常になることを見出した。シデロフォアは細菌が環境中の鉄を獲得するのに重要な役割を果たすことが知られている。これをヒントに実験を行ったところ、鉄濃度がrebオペロンの発現に影響を及ぼすという新事実を見出すことができた。

セスバニア根粒菌は、マメ科植物セスバニアに根粒・茎粒を形成するが、非マメ科植物 のエンドファイトでもあり、単生窒素固定細菌でもある。我々は、本菌はR-body生産という病原菌的側面を持っており、セスバニアへの細胞内感染後に宿主細胞を殺傷できることを見出している。R-bodyとは、reb遺伝子群にコードされる低分子タンパク質群の巨大ポリマーである。セスバニア根粒菌は、reb遺伝子群と自己転写促進因子をコードするrebオペロンを持っており、通常はrebオペロン外にコードされる転写因子群によってその発現が抑制されている。また、rebオペロンの発現に必須な転写因子もまた、rebオペロン外の遺伝子によってコードされていることが昨年度までに判明した。一方、本菌は非マメ科植物であるシロイヌナズナの全身に、部位によっては細胞内にも感染できることも、我々は見出している。本菌の病原性と感染性を最大限に制御・利用すれば、広範囲の非マメ科植物に本菌を定着させ、高い窒素固定活性を発揮させることができると我々は考えている。その基盤を築くため、本研究では、R-bodyの生産機構と病原性作用機序の解明と、シロイ ヌナズナへの全身感染・細胞内感染機構の解明を目的としている。本年度は、rebオペロンの発現制御系の解明を更に深めた。これまで、rebオペロンの発現に影響を及ぼす環境要因として、環境中の2オキソグルタル酸濃度と温度を見出してきた。本年度は、ゲノムワイドな変異株スクリーニングを行うことで、シデロフォア生産関連遺伝子破壊株におけるrebオペロンの発現が異常になることを見出した。シデロフォアは細菌が環境中の鉄を獲得するのに重要な役割を果たすことが知られている。これをヒントに実験を行ったところ、鉄濃度がrebオペロンの発現に影響を及ぼすという新事実を見出すことができた。