ミツバチを用いた感染症モデル系の確立及び「社会的免疫」の分子基盤の解明

• Project/Area Number: 12J11042
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Biological pharmacy
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 石井 健一 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2012: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 社会性昆虫 / ハチ / アリ / 細菌 / カイコ / 抗生物質 / 感染症 / 自然免疫 / プロテアーゼ / 自然免疫系

Outline of Annual Research Achievements

本年度では、(1)社会性昆虫の巣仲間認識機構の遺伝学的解析、(2)細菌の宿主認識ならびに病原性発現機構の解明、および(3)昆虫をモデル動物として利用した新規抗生物質の発見、に取り組んだ。
(1)社会性行動を解析するモデルとしてクロオオアリの巣仲間認識に着目した。アリでは、触角上の嗅覚受容体・神経系が巣仲間認識に重要と考えられている。そこで私は、クロオオアリのゲノムについて網羅的解析を行い、複数の化学受容因子を同定した。その各々は雌雄・カースト間で異なる発現パターンを示し、社会性行動への寄与が予想された。
(2)宿主動物体内は試験管内とは異なり多様な環境であるため、細菌は宿主環境の違いに応じて病原性発現システムを使い分けると予想される。哺乳動物の肺を覆う分泌物（肺サーファクタント）を添加して培養した黄色ブドウ球菌において、選択的に発現上昇する遺伝子群が見出された。またこれら肺サーファクタント誘導性遺伝子が、マウス肺感染モデルでの黄色ブドウ球菌による宿主殺傷能に必要であることが判明した。これらの結果は、細菌が肺という特異な宿主環境に応答して病原性を発揮する仕組みを初めて示したものである。
(3) 昆虫は哺乳動物と類似の薬物代謝機構を有し、飼育コストが低いことから、多数の個体を用いた医薬品のスクリーニングに適している。カイコ細菌感染モデルを利用して我々は、土壌細菌の培養上清から黄色ブドウ球菌感染に対して治療効果を示すものを探索した。一万以上の候補から、lysocin Eと命名した新規化合物が見出された。Lysocin Eは、細菌膜中のmenaquinoneに結合することにより膜破壊を誘導するという、新しい作用機序により強い殺菌作用を示し、感染動物に対して治療効果をもたらすことが示された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] PARALYTIC PEPTIDE: AN INSECT CYTOKINE THAT MEDIATES INNATE IMMUNITY (2015)
  • Author(s): Ishii K, Hamamoto H, Sekimizu K.
  • Journal Title: Archives of Insect Biochemistry and Physiology Volume: 88 Issue: 1 Pages: 18
  • DOI: 10.1002/arch.21215
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lysocin e is a new antibiotic that targets menaquinone in the bacterial membrane (2015)
  • Author(s): Hamamoto H, Urai M, Ishii K, Yasukawa J, Paudel A, Murai M, Kaji T, Kuranaga T, Hamase K, Katsu T, Su J, Adachi T, Uchida R, Tomoda H, Yamada M, Souma M, Kurihara H, Inoue M, Sekimizu K.
  • Journal Title: Nature Chemical Biology Volume: 11 Issue: 2 Pages: 127
  • DOI: 10.1038/nchembio.1710
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Transgenic silkworms expressing human insulin receptors for evaluation of therapeutically active insulin receptor agonists (2014)
  • Author(s): Matsumoto Y, Ishii M, Ishii K, Miyaguchi W, Horie R, Inagaki Y, Hamamoto H, Tatematsu K, Uchino K, Tamura T, Sezutsu H, Sekimizu K.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 455 Issue: 3-4 Pages: 159
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.10.143
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Induction of virulence gene expression in Staphylococcus aureus by pulmonary surfactant (2014)
  • Author(s): Ishii K, Adachi T, Yasukawa J, Suzuki Y, Hamamoto H, Sekimizu K.
  • Journal Title: Infection and immunity Volume: 82 Issue: 4 Pages: 1500
  • DOI: 10.1128/iai.01635-13
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Establishment of a bacterial infection model using the European honeybee, Apis mellifera L. (2014)
  • Author(s): Ishii K, Hamamoto H, Sekimizu K.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9(2)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Serratia marcescens suppresses host cellular immunity via the production of an adhesion-inhibitory factor against immunosurveillance cells. (2014)
  • Author(s): Ishii K. Hamamoto H. Sekimizu K.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 289(9) Pages: 5876-5888
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of a Serratia marcescens virulence factor that promotes hemolymph bleeding in the silkworm, Bombyx mori (2014)
  • Author(s): Ishii K, Adachi T, Hara T, Hamamoto H, Sekimizu K.
  • Journal Title: Journal of Invertebrate Pathology Volume: 117 Issue: 1 Pages: 61
  • DOI: 10.1016/j.jip.2014.02.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Niemann-Pick disease type C2 protein induces triglyceride accumulation in silkworm and mammalian cell lines (2014)
  • Author(s): Adachi T, Ishii K, Matsumoto Y, Hayashi Y, Hamamoto H, Sekimizu K.
  • Journal Title: Biochemical Joumai Volume: 459 Issue: 1 Pages: 137
  • DOI: 10.1042/bj20130876
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] カイコにおける昆虫サイトカインparalytic peptideを中心とする自然免疫制御機構 (2013)
  • Author(s): 石井健一、浜本洋、関水和久
  • Journal Title: 生化学 Volume: 85(12) Pages: 1091-1095
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Insect cytokine paralytic peptide activates innate immunity via nitric oxide production in the silkworm Bombyx mori (2013)
  • Author(s): Ishii K, Adachi T, Hamamoto H, Oonishi T, Kamimura M, Imamura K, Sekimizu K.
  • Journal Title: Dev Comp Immunol. Volume: 39 Issue: 3 Pages: 147
  • DOI: 10.1016/j.dci.2012.10.014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Activation of Imd pathway in hemocyte confers infection resistance through humoral response in Drosophila. (2013)
  • Author(s): Bryce Nelson, et al.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 430 Issue: 3 Pages: 1120-1125
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2012.12.027
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lipopolysaccharide O-antigen of enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 is required for killing both insects and mammals (2012)
  • Author(s): Atsushi Miyashita, et al.
  • Journal Title: FEMS Microbiology Letters Volume: 333 Issue: 1 Pages: 59
  • DOI: 10.1111/j.1574-6968.2012.02599.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of innate immune stimulating activity of polysaccharides using a silkworm (Bombyx mori) muscle contraction assay. (2012)
  • Author(s): Tomoko Fujiyuki, et al.
  • Journal Title: Drug Discoveries and Therapeutics Volume: 6 Pages: 88-93
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Serratia marcescens induces apoptotic cell death in host immune cells via a lipopolysaccharide- and flagella-dependent mechanism (2012)
  • Author(s): Kenichi Ishii, et al.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 287 Issue: 43 Pages: 36582
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.399667
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Ultrastructure and chemoreceptor gene expression of peripheral chemosensory system for nestmate-nonnestmate discrimination in the ant, Camponotus japonicus (2014)
  • Author(s): Hojo Masaru ; Takeichi Yusuke ; Ishii Kenichi ; Sakura Midori ; Shigenobu Shuji ; Ozaki Koichi ; Yasuyama Kouji ; Miyazaki Naoyuki ; Murata Kazuyoshi ; Ozaki Mamiko
  • Organizer: The 12th International Symposium of Molecular and Neural Mechanisms of Taste and Olfactory Perception
  • Place of Presentation: 福岡県、福岡市
  • Year and Date: 2014-11-02 – 2014-11-03
• [Presentation] クロオオアリの巣仲間非巣仲間識別感覚機構:受容体タンパク質と受容体神経に着目して (2014)
  • Author(s): 竹市 裕介 ; 北條 賢 ; 石井 健一 ; 佐倉 緑 ; 重信 秀治 ; 尾崎 浩一 ; 泰山 浩司 ; 宮崎 直幸 ; 尾崎 まみこ ; 村田 和義
  • Organizer: 日本味と匂学会第48回大会
  • Place of Presentation: 静岡県、静岡市
  • Year and Date: 2014-10-02 – 2014-10-04
• [Presentation] Silkworm as an animal model for novel antibiotics development. (2014)
  • Author(s): Hiroshi Hamamoto, Jyunichiro Yasukawa, Kenichi Ishii, Paudel Atmika, Kazuhisa Sekimizu
  • Organizer: 10th European Congress of Entomology
  • Place of Presentation: York, UK
  • Year and Date: 2014-08-03 – 2014-08-08
• [Presentation] Selective expression of chemosensory protein genes in the female-specific chemosesillum of Camponotus japonicus (2014)
  • Author(s): Masaru K. Hojo, Kenichi Ishii, Midori Sakura, Shuji Shigenobu, Mamiko Ozaki
  • Organizer: 2014年 国際神経行動学会議・日本比較生理生化学会第36回大会合同大会
  • Place of Presentation: 北海道、札幌市
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] Sensory system for nestmate-nonnestmate discrimination of ant, Camponotus japonicus: Receptor molecules and neurons (2014)
  • Author(s): Ozaki Mamiko ; Takeichi Yusuke ; Hojo Masaru ; Ishii Kenichi ; Sakura Midori ; Shigenobu Shuji ; Ozaki Koichi ; Yasuyama Kouji ; Miyazaki Naoyuki ; Murata Kazuyoshi
  • Organizer: 2014年 国際神経行動学会議・日本比較生理生化学会第36回大会合同大会
  • Place of Presentation: 北海道、札幌市
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] Sex/cast specific chemoreceptor analyses from RNAseq data in Camponotus japonicus. (2014)
  • Author(s): Ozaki Mamiko ; Hojo Masaru ; Sakura Midori ; Shigenobu S ; Ishii K ; Ozaki K
  • Organizer: 17th Congress of the International Union for the Study of Social Insects
  • Place of Presentation: Cairns, Australia
  • Year and Date: 2014-06-13 – 2014-06-18
• [Presentation] 血清因子による新規抗生物質カイコシンの抗菌活性促進 (2014)
  • Author(s): 安川淳一朗、浜本洋、Jie Su、Pauded Atmika、浦井誠、石井健一、安達健朗、西田智、関水和久.
  • Organizer: 第87回 日本細菌学会
  • Place of Presentation: タワーホール船橋(東京都)
• [Presentation] Regulation of innate immune responses by an insect cytokine, paralytic peptide, in the silkworm Bombyx mori. (2014)
  • Author(s): Kenichi Ishii, Hiroshi Hamamoto, Kazuhisa Sekimizu
  • Organizer: 1st Asian Invertebrate Immunity Symposium
  • Place of Presentation: 韓国Pusan National University
  • Invited
• [Presentation] Niemann-Pick disease type C2タンパク質は脂肪蓄積促進する (2013)
  • Author(s): 安達健朗、石井健一、松本靖彦、林陽平、浜本洋、関水和久
  • Organizer: 第35回 生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2013-11-22
• [Presentation] Niemann Pick disease type C2 protein promotes adipocyte differentiation in insects and mammals (2012)
  • Author(s): 安達 健朗, ら
  • Organizer: 第85回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: マリンメッセ福岡、福岡市
  • Year and Date: 2012-12-16
• [Remarks] researchmap.jp
  • URL: http://researchmap.jp/ken1ishi2