ヘリコバクターピロリCagAの分子構造と病原生物活性の関連

• Project/Area Number: 19041004
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 東 秀明 Hokkaido University, 遺伝子病制御研究所, 准教授 (20311227)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥15,000,000 (Direct Cost: ¥15,000,000); Fiscal Year 2008: ¥7,600,000 (Direct Cost: ¥7,600,000); Fiscal Year 2007: ¥7,400,000 (Direct Cost: ¥7,400,000)
• Keywords: 感染症 / ヘリコバクターピロリ / 細胞極性 / 分子立体構造 / キナーゼ

Research Abstract

(1) 昨年度、ヘリコバクターピロリ菌病原因子CagA全長タンパク質(約140kDa)を異所性に可溶性タンパク質として大量発現させることに成功し、組換えCagAのタンパク質を用いた構造解析結果から、CagAは二つのドメインで構成され、CagA生物活性に重要なC末端領域においては高次構造の存在が示唆される一方で、自由度の高い不規則構造も併せて存在していることを報告した。マイクロインジェクション法を用いて、組換えC末端フラグメントを胃上皮細胞へ直接注入し、組換えタンパク質の生物活性を細胞形態変化誘導活性を指標に検討した。その結果、不規則構造から構成されているC末端フラグメントは、全長CagAタンパク質と同様に細胞形態変化を誘導し生物活性を有していることが示唆された。CagAは生物活性に重要なEPIYA領域周辺を不定形構造として持つ内因性不規則構造タンパク質であることが示唆された。NMR解析を用いたC末端フラグメントとCagAの標的分子であるPAR1分子間相互作用の解析を進め、CagA分子内のPAR1相互作用に関わるアミノ酸残基の同定を進めている。一方、CagA分子のN末端フラグメントを用いた結晶化スクリーニングを行ったところ、複数の沈殿化剤によりN末端フラグメントのタンパク質結晶を得ることに成功した。セレノシステイン置換体等の調製を進め、得られたタンパク質結晶の構造解析を現在進めている。
CagA分子におけるPAR1結合責任部位の詳細を解析した。その結果、CagAは分子内の多量体化モチーフ依存的にPAR1と複合体を形成し、菌株間で見られるモチーフ内のアミノ酸置換に依存してPAR1結合能が大きく変化することが明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] Structural and functional diversity in the PARIb/MARK2-binding region of Helicobacter pylori CagA (2008)
  • Author(s): Lu. H.
  • Journal Title: Cancer Science 99 Pages: 2004-2011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transgenic expression of Helicobacter pylori CagA induces gastrointestinal and hematopoietic neoplasms in mouse (2008)
  • Author(s): Ohnishi, N.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 Pages: 1003-1008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Deregulation of β-catenin signal by Helicobacter pylori CagA requires the Ca2A-multimerization seouence (2008)
  • Author(s): Kurashima, Y.
  • Journal Title: International Journal of Cancer 122 Pages: 823-831
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation of a distinct class of gain-of-function SHP-2 muntants with oncogenic RAS-like transforming activity from solid tumors (2008)
  • Author(s): Miyamoto, D.
  • Journal Title: Oncogene 27 Pages: 3516-3526
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] H. pylorii CagAは胃上皮細胞の機能にどのように影響するか?〜細菌性癌タンパク質CagAの生物活性〜 (2008)
  • Author(s): 東秀明
  • Journal Title: 分子消化器病 5 Pages: 25-31
• [Journal Article] 細菌性癌タンパク質としてのヘリコバクター・ピロリ菌CagA (2008)
  • Author(s): 東秀明
  • Journal Title: 細胞 40 Pages: 262-265
• [Journal Article] Isolation of a distinct class of gain-of-function SHP-2 muntants with oncogenic RAS-like transforming activity from solid tumors. (2008)
  • Author(s): Miyamoto, D.
  • Journal Title: Oncogene (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transgenic expression of Helicobacter pylori CagA induces gastrointestinal and hematopoietic neoplasms in mouse. (2008)
  • Author(s): Ohnishi, N.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 Pages: 1003-1008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Deregulation of β-catenin signal by Helicobacter pylori CagA requires the CagA-multimerization sequence. (2007)
  • Author(s): Kurashima, Y.
  • Journal Title: International Journal of Cancer 122 Pages: 823-831
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Helicobacter pylori CagA targets PARI/MARK kinase to disrupt epithelial cell polarity. (2007)
  • Author(s): Saadat, I.
  • Journal Title: Nature 447 Pages: 330-333
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Helicobacter pylori CagA interacts with E-cadherin and deregulates the β-catenin signal that promotes intestinal transdifferentiation in gastric epithelial cells. (2007)
  • Author(s): Murata-Kamiya, N.
  • Journal Title: Oncogene 26 Pages: 4617-4626
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Structural Basis for Oncogenesis by Helicobacter pylori CagA (2009)
  • Author(s): Higashi, H.
  • Organizer: International Symposium New Frontiers in Cancer Research
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2009-03-18
• [Presentation] Helicobacter pylori CagA protein and gastric cancer (2009)
  • Author(s): 東秀明
  • Organizer: 第82回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
• [Presentation] Helicobacter pylori CagA protein and gastric carcinogenesis (2008)
  • Author(s): Higashi, H.
  • Organizer: 第82回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
• [Presentation] Structural analysis of the Helicobacter pylon CagA protein (2008)
  • Author(s): Higashi, H.
  • Organizer: 第8回あわじしま感染症・免疫フォーラム
  • Place of Presentation: 淡路島・兵庫県立淡路夢舞台国際会議場
• [Presentation] ヘリコバクターピロリと癌 (2008)
  • Author(s): 東秀明
  • Organizer: 第48回日本リンパ網内系学会総会
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] Isolation and characterization of a gain-of-function SHP-2 mutant with tumorigenic potential from solid tumor. (2007)
  • Author(s): Higashi, H.
  • Organizer: 第66回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] Helicobacter pylori CagAによる上皮細胞極性破壊 (2007)
  • Author(s): 東 秀明
  • Organizer: 第54回毒素シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪・犬鳴グランドホテル
• [Presentation] Structural analysis of the Helicobacter pylori CagA protein (2007)
  • Author(s): Higashi, H.
  • Organizer: 第7回あわじしま感染症・免疫フォーラム
  • Place of Presentation: 淡路島・兵庫県立淡路夢舞台国際会議場