低温馴化中に蓄積し紅色雪腐病菌に抗菌活性を持つコムギシスタチン

• 担当機関: （独）農業・生物系特定産業技術研究機構 北海道農業研究センター
• 研究期間: 2004～2005
• 研究担当者: Nikolai K. Christov; Petya K. Christova; 今井亮三
• 発行年度: 2005
• 要約: 低温馴化で蓄積するコムギマルチドメインシスタチンは、２つのシスタチン様ドメイン(ドメインI、ドメインII)よりなり、システインプロテアーゼ阻害活性と紅色雪腐病菌への抗菌活性を持つ。ドメインIIはプロテアーゼ阻害活性に依存しない抗菌活性を示す。
• キーワード: ［要約］ 低温馴化で蓄積するコムギマルチドメインシスタチンは、２つのシスタチン様ドメイン(ドメインI、ドメインII)よりなり、システインプロテアーゼ阻害活性と紅色雪腐病菌への抗菌活性を持つ。ドメインIIはプロテアーゼ阻害活性に依存しない抗菌活性を示す。 コムギ、シスタチン、雪腐病、低温馴化、抗菌活性

背景・ねらい

シスタチンはシステインプロテアーゼ阻害タンパク質であるが、その生物機能には不明な点が多い。ムギ類など越冬性作物においては秋の低温遭遇により、耐凍性や耐病性等の越冬に必要な能力が飛躍的に増加する現象（低温馴化）が知られているが、耐病性獲得機構は分子レベルでは殆ど解析されていない。本研究ではコムギの低温馴化過程において発現するシスタチンが耐病性獲得に関与する分子機構を明らかにする。

成果の内容・特徴

1. コムギマルチドメインシスタチン（TaMDC1）は２つのシスタチン様ドメインをもつ新しいタイプの単子葉植物由来シスタチンである（図１A）。
2. TaMDC1 mRNA及びそのタンパク質は低温馴化初期に誘導される（図１B）。TaMDC1は低温馴化で誘導されることが示された初めてのシスタチンである．
3. 大腸菌より精製した組換えTaMDC1は、他の植物シスタチンと同等なシステインプロテアーゼ阻害活性を持つ（図1C）。
4. TaMDC1は50 μg/ml（2.17 μM）の濃度で紅色雪腐病菌(Microdochium nivale)の生育をほぼ完全に阻害する（図2）。
5. ドメインI、ドメインIIはそれぞれ同様な抗菌活性を示す（図３A、 B）。
6. ドメインIのみがプロテアーゼ阻害活性を持つ（図３C）。
7. ドメインIIは新規な抗菌活性ドメインとして定義される。

成果の活用面・留意点

1. 植物シスタチンを抗菌タンパク質として新しい視点でとらえることにより、シスタチンの機能研究や病害応答研究に新たな進展が期待できる。
2. TaMDC1あるいはドメインIIは紅色雪腐病菌に対して有効な抗菌性ポリペプチドとして利用できる。ドメインIIを用いることでプロテアーゼ阻害活性を除去できる。
3. TaMDC1、ドメインI、II各ポリペプチド及びそれらの遺伝子（特許出願中）は分与可能である。種々の真菌類に対する抗菌性試験、組換え植物体の作出等に利用できる