田淵 光昭

領 域 名 生命機能科学

研究分野 応用分子細胞生物学

教員氏名 田淵 光昭

研究キーワード:酵母,膿ストレス,エイソソーム,スフィンゴ脂質.病原菌エフェクター

最近の研究課題

1. 酵母遺伝学による膜ストレス応答・修復機構の解析

 形質膜は細胞の内と外を隔てる膜であり、細胞を形作る上で必須な構造であり、形質膜の損傷は細胞にとっては極めて重篤なダメージをもたらす。ヒトにおいては激しい運動すると筋細胞は伸縮を繰り返すことにより物理的な膜ストレスに曝されることで常に損傷を受けている。しかし、細胞にはその様な損傷を修復するメカニズムがある。動物細胞ではカベオラと呼ばれる構造が膜損傷の修復に必須な役割を果たすことが分かってきており、カべオラの異常は心筋症の原因であることが知られている。

 酵母は単細胞真核生物であり、真核細胞のモデルとしてオートファジーなど様々な細胞肉メカニズムの解明に貢献してきた。

 酵母細胞においても膜ストレスを感知・修復するメカニズムは存在しており動物細胞のカべオラに相当するオルガネラとしてエイソソームが知られている。当研究室では、エイソソームが膜ストレス感知に必須なオルガネラであると考え、エイソソームの構造形成および膜修復機構を活性化する下流のシグナル伝達経路に興味を持って研究を行っている。酵母で明らかにされた膜ストレス感知・修復機構がヒトの膜ストレス関連疾患の病態の理解に繋がることを期待される。

2.酵母発現系を用いた植物病原菌エフェクターの機能解析

 多くの病原性細菌は、宿主(ヒト・植物)に感染するときにⅢ型分泌装置と呼ばれる注射針のような構造物を介して宿主細胞中に、病原性に関わるエフェクターと呼ばれるタンパク質を直接注入することが知られている。エフェクターは宿主細胞中の様々な機能を阻害することで宿主の生体防御機能を撹乱し、病原菌の感染を成立させている。

 当研究室では、単細胞真核生物である酵母を用いてエフェクターの機能を明らかにするシステムを開発し、本システムを用いてこれまでに青枯病菌と呼ばれる植物病原菌が有するエフェクターの分子機能の解明に取り組んでいる。
 青枯病菌は、ナス科植物を含む200種以上もの植物に感築、枯死させる病原菌であり、ジャガイモだけでも世界で年間1000億円もの被害が見積もられている。エフェクタ一の機能の理解により青枯病菌の防除法の開発が期待できる。また、青枯病菌以外に香川県で育種が盛んなキウイフルーツの病害であるかいよう病菌についてもエフェクターの機能解析を行っている。

代表的な研究業績

  1. 藤原祥子,田淵光昭.* 植物病原菌の“狡猾さ”を酵母で解く:グルタチオンを分解するエフェクターの発見とその機能解析,化学と生物, 54(12),869-870,2016.
  2. Popa C.,Tabuchi M.and Valls M. Modification of bacterial effector proteins inside eukaryotic host cells. Front. Cell.Infect. Microbiol., 6,73,2016.
  3. Fujiwara S,Kawazoe T.,Ohnishi K.,Kitagawa T., Popa C,. Valls M.,Genin S.,Nakamura K.,Kuramitsu Y.,Tanaka N. and Tabuchi M.RipAY, a plant pathogen effector protein, exhibits robust γ-glutamyl cyclotransferase activity when stimulated by eukaryotic thioredoxins. J. Biol. Chem., 291(13),6813-6830,2016.
  4. Tabuchi M., Audhya A., Parsons A.B, Boone C., Emr S.D. The phosphatidylinositol 4,5-biphosphate and TORC2 binding proteins Slm1 and Slm2 function in sphingolipid regulation.Mol. Cell Biol.15,5861-75,2006.

Research Area: Applied Life Science
Research Specialization: Applied Molecular Cell Biology
Name: TABUCHI , Mitsuaki

KEYWORDs: Yeast, eisosome, Stress response, Pathogen effector

1.Plasma Membrane Stress Response in Yeast

 Plasma membrane is constitutively damaged from various physical stresses such as heat stress,osmotic stress, membrane tension, which causes plasma membrane stresses. For example, in humans,myocytes are constantly damaged by exposure to physical membrane stress by repeating expansion and contraction as they move intensely. However, cells have a mechanism to repair such damage. In animal cells, it is known that a structure called “Caveolae” plays an essential role in repairing membrane damage, and caveolae abnormality is known to be a cause of cardiomyopaty.

 Yeast is a unicellular eukaryote and has contributed to the A) Yeast Eisosomes are
visualized with red elucidation fvarious intracellular mechanisms such as autophagy as fluorescent protein·tagged a mod e1 eu ka ryo1:·t c ce1 1 . M ech aru· sms 1+’0 r sens·m g and repa1· n· ng Pmiilclr ousncdoepry .t he fluorescent membrane stress are also present in yeast cells, and “Eisosome” are known as organelles corresponding to caveolae of animal cells. Our laboratory focus on cellular fimction of eisosome and is interested in the downstream signaling pathway that activates the membrane repair during plasma membrane stress.

2.Functional Analysis of Pathogen Effector Proteins in Yeast

 Numerous bacterial pathogens of plants and animals inject virulence proteins, so-called effetors,directory into the host cell cytoplasm hrough specialized secretion apparatuses, such as the type Ⅲ secretion system. The translocated effector proteins manipulate diverse host cellular processes to promote the perturbationof host immune system and ultimately cause infection.
 In our laboratory, we are conducting yeast system to uncover the molecular fimction of effectors from Ralstonia solanacarum, which is the most destructive bacterial pathogen in plant. If the effector inhibits the yeast counterpart of the host effector target and then give us a phenotype, such as growth inhibition of yeast. This effector-induced growth inhibition allows us to understand the molecular function of effectors. Recently, by using the yeast system, we found one of the R. solanacearum effector, RipAY fimctions as a glutathione degradation enzyme to inhibit host immune response (1, 2).

Publications

  1. Pop a C., Tabuchi M. and Valls M. Modification of bacterial effector proteins inside eukaryotic host cells. Front. Cell.Inject. JvJi.crobioL, 6, 73, 2016.
  2. Fujiwara S., Kawazoe T., Ohnishi K., Kitagawa T., Pop a C., Valls M., Genin S., Nakamura K., Kuramitsu Y., Tanaka N.and Tabuchi M. Rip A Y, a p !ant pathogen effector protein, exhibits robust y-glutamy I eye lotransferase activity when stimulated by eukaryotic thioredoxins. J. BioL Chern., 291 (13), 6813-6830, 2016.
  3. Tabuchi M., AudhyaA., Parsons A.B., Boone C., Emr S.D. The phosphatidylinositol4,5-biphosphate and TORC2 binding proteins Slm1 and Slm2 function in sphingolipid regulation. Mol. Cell Bioi. 15, 5861-75, 2006 .

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