Mechanism of Streptococcus pneumoniae-resistance in chondroitin 6-sulfate-deficient mice

• Project/Area Number: 19K06572
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
• Research Institution: Fujita Health University
• Principal Investigator: Naito-Matsui Yuko 藤田医科大学, 医療科学部, 講師 (10456775)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: コンドロイチン硫酸 / 肺炎球菌 / 免疫系 / 糖鎖 / 免疫

Outline of Research at the Start

細胞は、膜タンパク質等に付加された糖鎖で覆われている。糖鎖の構造は多様かつ細胞種特異的であることから、病原体による宿主の選別に利用される。また、糖鎖の構造は同一の細胞においても普遍ではなく、細胞の分化、活性化に伴い劇的に変化しており、細胞自身の機能制御において重要な役割を果たしている。予備的研究により、直鎖状糖鎖である6位硫酸化コンドロイチン硫酸（CS）を欠損させると、肺炎球菌の感染に対する感受性が著しく低下することが明らかになった。そこで本研究では、この肺炎球菌抵抗性の分子メカニズムを明らかにすることを目的として、6位硫酸化CS欠損マウスの免疫系における表現型の解析を行う。

Outline of Final Research Achievements

The structures of glycans differ not only by cell species, but also by cell differentiation or activation. Thus, glycans play important roles in pathogen infection and modulation of cellular functions. Since deletion of chondroitin 6-sulfotransferase-1 (C6ST-1) made mice resistant to Streptococcus pneumoniae infection, phenotypes of C6ST-1 knockout mice were analyzed focusing on immune system. The results indicated that inflammation might be affected by C6ST-1 deficiency.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

肺炎球菌は肺炎や敗血症、細菌性髄膜炎の主たる原因菌である。肺炎球菌感染による細菌性髄膜炎では、脳内への薬物移行性の問題から抗菌薬の選択肢が限られている。本研究で得られた結果をさらに発展させることにより、これまで標的として理解されていなかったコンドロイチン硫酸の免疫系における機能、肺炎球菌の感染における役割が明らかになれば、肺炎球菌感染症の新たな治療薬、ワクチンの開発にもつながると期待される。

Research Products

• [Journal Article] Chondroitin 6-sulphate is required for neuroplasticity and memory in ageing (2021)
  • Author(s): Yang S, Gigout S, Molinaro A, Naito-Matsui Y, Hilton S, Foscarin S, Nieuwenhuis B, Tan CL, Verhaagen J, Pizzorusso T, Saksida LM, Bussey TM, Kitagawa H, Kwok JCF, Fawcett JW
  • Journal Title: Mol Psychiatry Volume: 26 Issue: 10 Pages: 5658-5668
  • DOI: 10.1038/s41380-021-01208-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] ヒト胚中心B細胞マーカーであるスフィンゴ脂質CD77はCD19のN型糖鎖付加を亢進させると共にB細胞抗原受容体シグナル伝達を抑制する (2021)
  • Author(s): 湯浅大史, 濱野久美子, 関亮佑, 岡昌吾, 内藤裕子, 竹松弘
  • Organizer: 第63回 日本脂質生化学会
• [Presentation] 胚中心B細胞におけるピーナッツレクチン結合糖鎖発現の生理的意義 (2021)
  • Author(s): 内藤裕子, 浅野光, 濱野久美子, 岡昌吾, 竹松弘
  • Organizer: 第94回 日本生化学会大会
• [Presentation] スフィンゴ糖脂質CD77によるB細胞抗原受容体シグナル伝達の制御機構の解析 (2020)
  • Author(s): 湯浅大史, 濱野久美子, 関亮祐, 内藤裕子, 岡昌吾, 竹松弘
  • Organizer: 糖鎖科学中部拠点 第16回「若手の力」フォーラム
• [Presentation] Change in sensitivity to bacterial toxin by lack of N-glycolylneuraminic acid (2019)
  • Author(s): 内藤裕子
  • Organizer: 第92回 日本細菌学会総会
  • Invited