シロイヌナズナのGPI標識LTPg5は、多様な病原体に対する抵抗性に関与している

The Arabidopsis GPI-Anchored LTPg5 Encoded by Has a Role in Resistance against a Diverse Range of Pathogens.

• Muhammad Amjad Ali
• Amjad Abbas
• Farrukh Azeem
• Mahpara Shahzadi
• Holger Bohlmann

抄録

シロイヌナズナには、グリコシルホスファチジルイノシトール（GPI）を固定化したLTPgタンパク質の遺伝子が34個存在する。モチーフ解析により、これらの遺伝子は4つのグループに分類されている。1つの例外を除いて、すべての遺伝子はシグナルペプチドと一緒に産生され、GPIアンカーを介して細胞膜に付着している可能性が高い。この4つのグループにまたがるLTPg遺伝子のうちのいくつかは、ビート嚢線虫によって誘導されたシンシアではダウンレギュレーションされていることがわかった。ここでは、最も強くダウンレギュレーションされた LTPg 遺伝子である LTPg5 をコードする遺伝子を調べた。この遺伝子は主に根で発現しており、プロモーター::GUS株を用いてシンシアでのダウンレギュレーションを確認したところ、根節線虫のガ-ルでもダウンレギュレーションを示すことがわかった。一方、細菌（）や真菌（）に感染すると葉では遺伝子の発現が誘導された。このような多様な制御は抵抗性に関与していることが示唆されたが，これを過剰発現株と T-DNA 変異株で確認した。その結果、過剰発現株では、線虫種と真菌種のいずれに対しても抵抗性が高く、ノックアウト株では、真菌種と真菌種のいずれに対しても抵抗性が高かった。このように、LTPg5 はシロイヌナズナの病原体に対する抵抗性メカニズムの一部である。LTPg5はおそらく直接的な抗菌活性を持たないが、おそらく受容体様キナーゼと結合することで作用し、.NET Frameworkのような防御遺伝子を誘導する可能性がある。

Arabidopsis contains 34 genes for glycosylphosphatidylinositol (GPI)-anchored LTPg proteins. A motif analysis has placed these into four groups. With one exception, all are produced with a signal peptide and are most likely attached to the cell membrane via the GPI anchor. Several of the LTPg genes across the four groups are downregulated in syncytia induced by the beet cyst nematode . We have here studied encoding LTPg5, which is the most strongly downregulated LTPg gene. It is mainly expressed in roots, and a promoter::GUS line was used to confirm the downregulation in syncytia and also showed downregulation in galls of the root knot nematode . In contrast, infection with bacteria () and fungi () led to the induction of the gene in leaves. This diverse regulation of indicated a role in resistance, which we confirmed with overexpression lines and a T-DNA mutant. The overexpression lines were more resistant to both nematode species and to and , while a knock-out mutant was more susceptible to and . Thus, LTPg5 encoded by is part of the Arabidopsis resistance mechanism against pathogens. LTPg5 has probably no direct antimicrobial activity but could perhaps act by associating with a receptor-like kinase, leading to the induction of defense genes such as .