植物病原性細菌における新奇サイトカイニン生合成経路の解明

阐明植物病原菌中新型细胞分裂素生物合成途径

基本信息

批准号：
11F01211
负责人：
榊原均
金额：
$ 1.02万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11F01211/
关键词：
サイトカイニン植物病原菌 FASオペロンジャガイモそうか症帯化

项目摘要

植物に感染するとleafy gallを形成するRhodococcus fasciansとジャガイモそうか症の病原菌Streptomyces turgidiscabiesの病原性の原因因子であるFASオペロンにコードされる一連の酵素遺伝子と、その上流に位置する機能未知の酵素遺伝子(MT1,MT2)の機能を明らかにし、植物病原菌の生産する新奇のサイトカイニン生合成経路を同定するために以下の実験を行った。FAS2,FAS3,FAS4,FAS5の4つの酵素タンパク質により生産される分子質量245(m/z=246)の新奇サイトカイニン様物質について、大腸菌発現系を用いて大量生産と精製を行った。多段階のカラムによる精製で液クロ上でのピークは単一になったものの、NMR解析のデータは構造が決定できるクオリティのものではなかった。MT1,MT2による新規メチル化サイトカイニンについては、FAS4,MT1,MT2の3遺伝子の大腸菌での共発現系を構築し、組換え大腸菌培養上清中からメチル化されたサイトカイニンを精製した。精製産物をNMR解析に供したところ、プレニル側鎖の末端がメチル化されたサイトカインであると構造決定された。また、このメチル化サイトカイニンは植物のサイトカイニン誘導性遺伝子の発現を誘導し、かつ、主根の伸長を阻害したことから、生体内でサイトカイニンとしての活性を持つことが示唆された。このような構造のサイトカイニンはこれまで報告されておらず、新奇のサイトカイニンの発見であると考えられた。FAS1,FAS2,FAS3,FAS4,FAS5,FAS6,MT1,MT2全てを共発現させた大腸菌培養外液中のサイトカイニン様物質の解析をタンデム四重極型質量分析器で詳細に行ったが、新奇の有意なピークは検出されなかった。ただし、大腸菌ですべてのFAS酵素タンパク質が十分機能しているかどうかは定かではなく、分子質量245の新奇サイトカイニン様物質と新奇メチル化サイトカイニン以外の化合物が生産されているか否かの見極めはできなかった。

The following experiments were conducted to clarify the functions of a series of enzyme genes encoded by the FAS operon, the pathogenic causative factors of Rhodococcus fasciants, and the pathogenic agent Streptomyces turgidiscabies, which form leafy galls when plant infections are infected, as well as the function of unknown enzyme genes (MT1, MT2) located upstream of these genes, and鉴定植物病原体产生的新型细胞分裂素生物合成途径。由四种酶蛋白FAS2，FAS3，FAS3，FAS4和FAS5产生的分子质量分子质量为245（m/z = 246）的新型细胞分裂素样物质是使用大肠杆菌表达系统批量生产的，并纯化了。尽管使用多阶段柱进行纯化使液相色谱上的峰值峰为单个峰，但NMR分析数据的质量不是可以决定结构的质量。对于通过MT1和MT2的新型甲基化细胞分裂素，构建了大肠杆菌中三个基因FAS4，MT1和MT2的共表达系统，并从重组大肠杆菌培养上清液中纯化了甲基化的细胞分裂素。对纯化的产物进行NMR分析，并确定结构为前链链末端的甲基化细胞因子。此外，这种甲基化的细胞分裂素在植物中诱导细胞分裂素诱导基因的表达并抑制主要根的生长，这表明它在体内具有活性为细胞分裂素。到目前为止，尚未报道过具有这种结构的细胞分裂素，被认为是细胞分裂素的新发现。大肠杆菌培养物中的细胞分裂素样物质的分析，其中所有FAS1，FAS2，FAS3，FAS4，FAS4，FAS5，FAS6，MT1和MT2均使用串联四极杆质量光谱仪进行了详细的详细表达，但未检测到新颖的重要峰。但是，尚不清楚所有FAS酶蛋白是否在大肠杆菌中都足够功能，并且不可能确定除新的细胞分裂素样物质外，是否还产生了245个分子质量和新型甲基化细胞分裂素的化合物。