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Searching and improvement of the compounds that prevent production of odorous and toxic substances produced by periodontal pathogens

Research Project

Project/Area Number 16K11485
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Functional basic dentistry
Research InstitutionIwate Medical University

Principal Investigator

Kezuka Yuichiro  岩手医科大学, 薬学部, 助教 (50397163)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉田 康夫  愛知学院大学, 歯学部, 准教授 (10315096)
Research Collaborator ITO Shuntaro  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords揮発性硫化物 / 短鎖脂肪酸 / 口臭 / 歯周病 / 酵素 / 阻害剤 / X線結晶構造解析 / Porphyromonas gingivalis / 酵素構造 / 化合物スクリーニング / 酪酸 / 口腔生化学
Outline of Final Research Achievements

We focus on some enzymes that produce volatile sulfur compounds and short chain fatty acid from periodontal pathogens. Phosphotransacetylase and acetate kinase from Porphyromonas gingivalis, a keystone pathogen of periodontitis, were associated with acetate production. In the pathway, ATP is synthesized through substrate-level phosphorylation by acetate kinase. The two enzymes were strongly suggested to be essential for the growth of the bacterium. We revealed the enzymatic properties and crystal structures of the enzymes. On the other hand, we constructed an assay system for evaluation of inhibitors of methyl mercaptan-producing enzyme, and validated the quality of the system.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

歯周病治療は、歯石や歯垢の除去といった物理的処置が基本であるが、炎症が重度の場合には、抗菌薬の経口投与や局所への直接投与がなされる。しかし、このような薬物療法は既存の抗菌薬の中から感染原因菌に対して感受性が高いものを選んでいるに過ぎない。本研究で得られた成果は、特定のキーストーン病原体の生育を特異的に抑制する医薬品候補化合物の探索の基礎となることが期待できる。つまり、口腔細菌叢全体への影響が極めて少ない、革新的な歯周病の薬物療法を開拓することにつながる可能性がある。また、構築した阻害剤の評価系は、酵素阻害という新規作用機序を持った口臭予防薬の開発に寄与するもと考えられる。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (13 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Characterization of the phosphotransacetylase-acetate kinase pathway for ATP production in Porphyromonas gingivalis2019

    • Author(s)
      Yoshida Yasuo、Sato Mitsunari、Nonaka Takamasa、Hasegawa Yoshiaki、Kezuka Yuichiro
    • Journal Title

      Journal of Oral Microbiology

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 1588086-1588086

    • DOI

      10.1080/20002297.2019.1588086

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Physical and thermodynamic characterization of the rice gibberellin receptor/gibberellin/DELLA protein complex2018

    • Author(s)
      Xiang Hongyu、Okamura Hideyasu、Kezuka Yuichiro、Katoh Etsuko
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 17719-17719

    • DOI

      10.1038/s41598-018-35765-x

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structural insights into the catalytic mechanism of cysteine (hydroxyl) lyase from the hydrogen sulfide-producing oral pathogen, Fusobacterium nucleatum2018

    • Author(s)
      Kezuka Yuichiro、Ishida Tetsuo、Yoshida Yasuo、Nonaka Takamasa
    • Journal Title

      Biochemical Journal

      Volume: 475 Issue: 4 Pages: 733-748

    • DOI

      10.1042/bcj20170838

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 口腔細菌に由来する硫化水素産生酵素 cysteine (hydroxyl) lyaseの構造と反応機構2018

    • Author(s)
      毛塚雄一郎、石田哲夫、吉田康夫、野中孝昌
    • Organizer
      日本生化学会東北支部84回例会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Porphyromonas gingivalisのATP産生に関与するphosphotransacetylaseおよびacetate kinaseの立体構造解析と生化学的解析2018

    • Author(s)
      毛塚雄一郎、吉田康夫
    • Organizer
      第60回歯科基礎医学会学術大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Porphyromonas gingivalisのATP合成に関与するphosphotransacetylase (Pta)およびacetate kinase (Ack)の遺伝学的および酵素学的解析2018

    • Author(s)
      吉田康夫、毛塚雄一郎、長谷川義明
    • Organizer
      第60回歯科基礎医学会学術大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 口腔細菌に由来する硫化水素産生酵素cysteine (hydroxyl) lyaseの 構造と反応機構2018

    • Author(s)
      毛塚雄一郎、石田哲夫、吉田康夫、野中孝昌
    • Organizer
      日本生化学会東北支部第84回例会
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  • [Presentation] Fusobacterium nucleatumにおける硫化水素産生機構の解明とその制御2017

    • Author(s)
      毛塚雄一郎
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      平成29年度歯科基礎医学会若手研究者助成コンペティション
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 硫化水素産生口腔細菌由来cysteine (hydroxyl) lyaseの構造および生化学的解析2017

    • Author(s)
      毛塚雄一郎、石田哲夫、吉田康夫、野中孝昌
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      第17回日本蛋白質科学会年会
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  • [Presentation] 硫化水素産生口腔細菌由来cysteine (hydroxyl) lyaseの構造および生化学的解析2017

    • Author(s)
      毛塚雄一郎、石田哲夫、吉田康夫、野中孝昌
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      2017年度酵素補酵素研究会
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  • [Presentation] Fusobacterium nucleatumに特有の硫化水素産生酵素Fn1055の立体構造と反応機構2017

    • Author(s)
      毛塚雄一郎、吉田康夫
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      第59回歯科基礎医学会学術大会
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  • [Presentation] メチオニンγ-リアーゼに対する化合物スクリーニングアッセイ系の構築2017

    • Author(s)
      菊池彩子、野中孝昌、毛塚雄一郎
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      第56回日本薬学会東北支部大会
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  • [Presentation] 高硫化水素産生口腔細菌由来cysteine (hydroxyl) lyaseの立体構造と反応機構2017

    • Author(s)
      毛塚雄一郎、石田哲夫、吉田康夫、野中孝昌
    • Organizer
      2016年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
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  • [Presentation] Phosphotransacetylase and acetate kinase for ATP biosynthesis are essential in Porphyromonas gingivalis2017

    • Author(s)
      吉田康夫、佐藤満成、毛塚雄一郎、長谷川義明、永野 恵司、吉村 文信
    • Organizer
      第90回日本細菌学会総会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Porphyromonas gingivalisの酪酸産生に関与するSuccinyl-CoA 還元酵素の構造機能解析2016

    • Author(s)
      毛塚雄一郎、吉田康夫
    • Organizer
      第58回歯科基礎医学会学術大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
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  • [Presentation] Porphyromonas gingivalisにおけるATP産生に関与するphosphotransacetylaseおよびacetate kinaseの酵素学的解析2016

    • Author(s)
      吉田康夫、佐藤満成、毛塚雄一郎、長谷川義明、永野 恵司、吉村 文信
    • Organizer
      第58回歯科基礎医学会学術大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
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  • [Remarks] Dentalism31号 News & Topics

    • URL

      http://www.dentalism.jp/data/dentalism031/html5.html#page=25

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  • [Remarks] プレスリリース:「口臭の原因物質である硫化水素」を産生する酵素の立体構造と反応機構を解明

    • URL

      http://www.iwate-med.ac.jp/wp-content/uploads/180301.pdf

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  • [Remarks] プレスリリース:歯周病菌のエネルギー産生に重要な酵素の性質と立体構造を決定

    • URL

      http://www.iwate-med.ac.jp/wp-content/uploads/bac56d3e4a8008ad96d5b1db7a86ce31.pdf

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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