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炭疽病菌の植物感染に関与する酵素の二量体化プロセスを発見 摂南大学2024年4月9日

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フランス国立農業・食糧・環境研究所(INRAE)のJean-Guy Berrin博士、Ketty C.Tamburrini博士と摂南大学農学部農業生産学科の久保康之教授と小玉紗代助教らの研究グループは、ウリ科植物に感染し壊死病斑を引き起こす炭疽病菌の分泌する溶解性多糖モノオキシゲナーゼ(LPMO)で同種の分子が2個結合する「二量体化」が起き、セルロース分解活性を増加させていることを発見した。この二量体化プロセスは、他の菌類でも同様のメカニズムを保有していると考えられ、地球上に大量に存在するバイオマスであるセルロースをより効果的に分解できる新しい酵素カクテルの開発に貢献することが期待される。

ウリ類炭疽病菌の感染葉および付着器から分泌されるLPMO二量体ウリ類炭疽病菌の感染葉および付着器から分泌されるLPMO二量体

植物病原性のカビの仲間である炭疽病菌は宿主植物に侵入する際、付着器と呼ばれる特殊な細胞を植物表面に形成し、細胞壁に針のような菌糸を突き刺すことで植物の内部へ侵入しようとする。その時、葉の表面に存在する複雑なポリマーであるセルロースを分解できるLPMOを含む酵素のカクテルを分泌する。

今回、LPMOの一種であるAA9A酵素が二量体化するプロセスを明らかにした(図)。二量体化には確かな三次元構造を持たない「無秩序な」C末端領域が重要で、二量体化によりAA9A酵素はセルロースに対する基質結合と活性が増加することも分かった。

さらに、炭疽病菌は感染時に二量体AA9Aを分泌し、付着器を介した侵入を促進させていることが判明。この無秩序な領域はさまざまなLPMOに広範囲に存在している一方、これまでは単なる付属物と考えられており、その機能は不明だった。今回の成果を基盤として、セルロース系バイオマスをより効果的に分解できる新しい酵素カクテルの開発につながる可能性が期待される。

同研究成果は3月21日、国際学術誌『Proc Natl Acad Sci USA』に掲載された。

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