明治大学（福宮賢一学長）、ナポリ大学（イタリア）、イタリア国立生体構造・バイオイメージング研究所（IBB-CNR）の研究グループは、カビなどの病原菌の感染を検出し、防御応答を誘導する機能を持つ植物免疫受容体の活性化機構を解明しました。
植物は、感染しようとするカビや細菌などの病原菌を検出し、さまざまな防御応答を開始する能力（植物免疫）を持っており、この能力を強化することが病害に強い作物の開発につながると期待されています。植物はこうした微生物に特徴的な分子群（微生物分子パターン；MAMPs
※1）を対応する受容体によって検出し、防御応答を開始することが知られていますが、微生物由来の分子が受容体を活性化する機構についてはまだほとんど分かっていません。
今回、研究グループは、真菌類（カビ）に特徴的な分子であるキチン
※2をイネが検出するのに必要な受容体であるCEBiP
※32分子が、キチンの断片（キチンオリゴ糖）をサンドイッチのように両側から挟みこんで2量体を形成すること、またこの2量体形成が受容体複合体の活性化と防御応答誘導の引き金になることを明らかにしました。また、こうしたキチンオリゴ糖の結合にCEBiP側のどの部分が関わっているかも明らかにしました。
これらの知見は、キチンオリゴ糖による植物免疫活性化の機構を明らかにする上で重要であるとともに、親和性の高いキチン受容体のデザインと導入による病害に強い作物の開発や、キチンより防御応答誘導活性の高い低分子の開発による新たな病害防除技術開発などを考えるための基盤となることが期待されます。一方、動物系においても受容体の2量体形成がさまざまな細胞の応答を誘導する引き金になることが知られていることから、今回の知見は植物と動物の受容体活性化機構の共通性を示すものとしても興味深いと考えられます。
本研究成果は、米国科学アカデミー紀要『
Proceedings of National Academy of Science of the United States of America : PNAS』電子版に1月6日付で掲載されました。
詳細は、下記のリンクからPDFファイルをご覧ください。
用語解説
※1 MAMPs
キチン、フラジェリン、リポ多糖など、広範囲の微生物に存在する一方、高等動植物には存在しない分子。PAMPsとも呼ばれる。動植物先天性免疫系による微生物の検出において、目印として利用される。
※2 キチン
N-アセチルグルコサミンがβ－1,4結合した多糖。真菌類の細胞壁の主要な構成多糖の一つである。エビやカニ、昆虫等の殻の主要成分でもある。
※3 CEBiP
Chitin Elicitor Binding Proteinの略。本研究グループによって発見されたイネのキチン受容体分子で、細胞表層でキチン断片（キチンオリゴ糖）に特異的に結合し、防御応答誘導の引き金を引くと考えられている。
