腸管毒素原性大腸菌（ＥＴＥＣ）の腸管定着機構の解明および定着阻害剤の開発

• Project/Area Number: 17J06388
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Physical pharmacy
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 沖 大也 大阪大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 腸管毒素原性大腸菌 / IV型線毛 / マイナーピリン / 分泌タンパク質 / X線結晶構造解析

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、腸管毒素原性大腸菌（Enterotoxigenic Escherichia coli :ETEC）の病原性発現過程過程において特に重要となる線毛性定着因子の定着機構を、X線結晶構造解析を中心とした手法により、原子レベルで解明することを目的としている。具体的には、“菌体表面にどのような線毛を形成し、どのようにして小腸上皮細胞に結合し、定着を達成するのか？”という課題に関して、各構成タンパク質の三次元立体構造解析、相互作用解析、細胞アッセイなどから得られるデータを総合的に解釈することで、その定着メカニズムと阻害手法を提案する。前年度において、ETECが菌体外に分泌するタンパク質CofJが線毛先端部のCofBおよび腸上皮細胞の両方に結合し、両者の橋渡しをすることでETECは定着を果たすことを明らかとした。
本年度は、ETECの定着過程において特に重要であると考えられるCofJが創薬標的となりうるか、細胞実験による検証を試みた。ウサギにCofJタンパク質を免疫することで得られた抗CofJポリクローナル抗体を大腸菌とインキュベートしたところ、Caco-2細胞への付着率が顕著に減少する結果を得た。さらに、CofJのN末端領域がCofBと相互作用することに着目し、結晶構造に基づいてCofJのN末端領域を改変したペプチドを設計した。当該ペプチドは大腸菌のCaco-2細胞への付着率を劇的に抑制した。これらの結果から、ETECが菌体外に分泌するCofJは定着過程における鍵であり、分泌タンパク質と線毛との相互作用を阻害可能なペプチドは有望な定着阻害剤のシーズとして期待される。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Interplay of a secreted protein with type IVb pilus for efficient enterotoxigenicEscherichia colicolonization (2018)
  • Author(s): Oki H, Kawahara K, Maruno T, Imai T, Muroga Y, Fukakusa S, Iwashita T, Kobayashi Y, Matsuda S, Kodama T, Iida T, Yoshida T, Ohkubo T, Nakamura S
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 115 Issue: 28 Pages: 7422-7427
  • DOI: 10.1073/pnas.1805671115
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 腸管毒素原性大腸菌の分泌タンパク質を介したIV型線毛による腸管付着機構 (2018)
  • Author(s): 沖大也、河原一樹、丸野孝浩、今井友也、室賀優希、深草俊輔、小林祐次、松田重輝、児玉年央、 飯田哲也、吉田卓也、大久保忠恭、中村昇太
  • Organizer: 第18回 日本蛋白質科学会年会
• [Presentation] 腸管毒素原性大腸菌のIV型線毛と分泌タンパク質を介した付着機構 (2018)
  • Author(s): 沖大也、河原一樹、丸野孝浩、今井友也、室賀優希、深草俊輔、小林祐次、松田重輝、 児玉年央、飯田哲也、吉田卓也、大久保忠恭、中村昇太
  • Organizer: 第16回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム(PPF2018）
• [Presentation] The interplay of secreted protein CofJ with type IVb pilus for an efficient human enterotoxigenic Escherichia coli colonization (2018)
  • Author(s): Hiroya Oki, Kazuki Kawahara, Takahiro Maruno, Tomoya Imai, Yuki Muroga, Shunsuke Fukakusa, Takaki Iwashita, Yuji Kobayashi, Shigeaki Matsuda, Toshio Kodama, Tetsuya Iida, Takuya Yoshida, Tadayasu Ohkubo, and Shota Nakamura
  • Organizer: ASM Microbe 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 腸管毒素原性大腸菌が産生する分泌タンパク質CofJの機能解明 (2018)
  • Author(s): 沖大也、河原一樹、深草俊輔、松田重輝 、今井友也、丸野孝浩、小林祐次、児玉年央、飯田哲也、吉田卓也、大久保忠恭、中村昇太
  • Organizer: 日本薬学会第138年会
• [Presentation] 腸管毒素原性大腸菌が産生するIV型線毛の形成機構 (2017)
  • Author(s): 沖大也、河原一樹、深草俊輔、吉田卓也、今井友也、丸野孝浩、小林祐次、 元岡大祐、飯田哲也、大久保忠恭、中村昇太
  • Organizer: 第17回日本蛋白質科学会年会