イネ褐条病細菌の二面的機能を持つエフェクターによるイネ病徴発現機構の解明

植物病原細菌Acidovorax avenaeのイネ非病原性N1141菌株のRHIFエフェクターはイネの免疫反応を誘導するが、イネ病原性K1菌株のRHIFはイネの病徴を引き起こす。また、K1菌株のAKSF1エフェクターは免疫抑制能と病徴発現能を合わせ持つ。本研究では、このようなエフェクターがどのようにイネの免疫反応を回避し病徴を発現するかについて分子レベルで明らかにすることを目的として研究を行った。これまでの研究から、イネの過敏感細胞死誘導がそれぞれの菌株のRHIFタンパク質の分泌の違いや酵素活性の違いによって左右されないことが明らかとなり、RHIF分子の違いによって左右される可能性が濃厚になった。2022年度の研究では、それぞれの菌株のRHIFの分子間で異なる13個のアミノ酸に着目した。これら13個のアミノ酸はRHIF分子のNTPaseドメインの前に5アミノ酸、後ろの2つの領域に4アミノ酸ずつ配置していた。そこで、これらのアミノ酸を含む領域をN末端付近、中央付近、C末端付近の3つの領域に分けた6種類の部位置換タンパク質（NNK、NKK、NKN、KKN、KNN、KNK）の発現ベクターを作成し、イネプロトプラストに導入し、細胞死を計測した。その結果、N1141菌株のRHIFと同等の細胞死を誘導したのはNNKとKNNであり、N1141菌株のRHIFの中央部分のみを置換したKNKでは細胞死誘導率がそれほど高くなかったことから、イネの過敏感細胞死誘導にはN1141菌株のRHIFの中央付近が必要であり、その活性にはN末端あるいはC末端が必要であることが示された。一方で、中央領域がK1菌株のRHIFとなっている部位置換タンパク質はいずれもイネの過敏感細胞死を誘導せず、KRHIFの中央領域が過敏感細胞死の回避に関与する可能性が示唆された。

植物病原細菌Acidovorax avenaeのイネ非病原性N1141菌株のRHIFエフェクターはイネの免疫反応を誘導するが、イネ病原性K1菌株のRHIFはイネの病徴を引き起こす。また、K1菌株のAKSF1エフェクターは免疫抑制能と病徴発現能を合わせ持つ。本研究では、このようなエフェクターがどのようにイネの免疫反応を回避し病徴を発現するかについて分子レベルで明らかにすることを目的として研究を行った。これまでの研究から、イネの過敏感細胞死誘導がそれぞれの菌株のRHIFタンパク質の分泌の違いや酵素活性の違いによって左右されないことが明らかとなり、RHIF分子の違いによって左右される可能性が濃厚になった。2022年度の研究では、それぞれの菌株のRHIFの分子間で異なる13個のアミノ酸に着目した。これら13個のアミノ酸はRHIF分子のNTPaseドメインの前に5アミノ酸、後ろの2つの領域に4アミノ酸ずつ配置していた。そこで、これらのアミノ酸を含む領域をN末端付近、中央付近、C末端付近の3つの領域に分けた6種類の部位置換タンパク質（NNK、NKK、NKN、KKN、KNN、KNK）の発現ベクターを作成し、イネプロトプラストに導入し、細胞死を計測した。その結果、N1141菌株のRHIFと同等の細胞死を誘導したのはNNKとKNNであり、N1141菌株のRHIFの中央部分のみを置換したKNKでは細胞死誘導率がそれほど高くなかったことから、イネの過敏感細胞死誘導にはN1141菌株のRHIFの中央付近が必要であり、その活性にはN末端あるいはC末端が必要であることが示された。一方で、中央領域がK1菌株のRHIFとなっている部位置換タンパク質はいずれもイネの過敏感細胞死を誘導せず、KRHIFの中央領域が過敏感細胞死の回避に関与する可能性が示唆された。