The mechanism of intestinal colonization by type IV pilus from Vibrio cholerae

• Project/Area Number: 19K23866
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0803:Pathology, infection/immunology, and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Oki Hiroya 大阪大学, 微生物病研究所, 特任研究員(常勤) (30845285)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: コレラ菌 / IV型線毛 / 結晶構造解析 / マイナーピリン

Outline of Research at the Start

コレラ菌をはじめとした多くの腸管系病原菌は、汚染水を介して消化管内に侵入すると線毛と呼ばれる糸状の構造物を形成し、標的細胞への付着と定着を達成することで、毒素を産生し、病原性を発現する。この定着過程はヒトへの感染を成立させるための最も重要なステップである。本研究では、コレラ菌が産生し、定着過程に重要であると予想されるIV型線毛と分泌タンパク質の物理化学的解析および生化学的解析を通して、コレラ菌の定着機構の解明を行い、さらに得られた情報から、抗生物質に替わる新規の感染阻害剤の開発を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this study, a minor pilin TcpB, which is one of constituent proteins of the type IV pilus from Vibrio cholerae and is present in small amount, was crystalized. The obtained crystals were subjected to diffraction experiments, and the crystal structure of the minor pilin TcpB was determined at 2.3Å. Based on the determined structure, furthermore, I constructed a model structure of an entire type IV pilus of Vibrio cholerae.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

コレラ菌が形成するIV型線毛を利用した腸管定着過程は、有望な創薬標的であると考えられる。定着過程を標的とする阻害剤は、既存のワクチンなどと異なる新規アプローチであり、宿主側の免疫機構の成熟度の影響を受けづらいと予測され、ワクチン効果が薄い乳幼児に対しても効果的であると考えられる。また、抗生物質と異なり、細菌を死滅させないことから耐性菌を生じさせづらいという大きな利点もある。すなわち、既存のワクチンや抗生物質に替わる次世代の治療法・感染症予防となる可能性を有している。

Research Products

• [Presentation] ウェルシュ菌由来二成分毒素 BEC のサブユニット a（BECa）の酵素反応機構 (2019)
  • Author(s): 上田 賢吾，河原 一樹，余野木 伸哉，沖 大也，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92回日本細菌学会総会
• [Presentation] Structural analysis of the ADP-ribosylating component of binary enterotoxin of Clostridium perfringens (2019)
  • Author(s): Kengo Ueda, Kazuki Kawahara, Shinya Yonogi, Hiroya Oki, Shigeaki Matsuda, Toshio Kodama, Tetsuya Iida, Takuya Yoshida, Tadayasu Ohkubo, Shota Nakamura
  • Organizer: ASM Microbe2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 腸管系病原菌の定着を制御する分泌タンパク質の立体構造解析 (2019)
  • Author(s): 吉田明弘, 河原一樹, 沖大也, 室賀優希, 井本裕佳, 大嶋恵子, 折田将輝, 深草俊輔, 飯田哲也, 吉田卓也, 大久保忠恭, 中村昇太
  • Organizer: 第17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（ＰＰＦ２０１９）
• [Presentation] ウェルシュ菌由来ADPリボシル化毒素の酵素反応に重要なARTTループの構造多形 (2019)
  • Author(s): 木本 成美, 河原 一樹, 上田 賢吾, 余野木 伸哉, 沖 大也, 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42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 腸管系病原菌の定着に関わる分泌タンパク質とIV型線毛の相互作用 (2019)
  • Author(s): 吉田 明弘, 河原 一樹, 沖 大也, 室賀 優希, 井本 裕佳, 大嶋 恵子, 折田 将輝, 深草 俊輔, 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42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 分泌タンパク質の脂質認識を介した腸管毒素原性大腸菌の腸管定着 (2019)
  • Author(s): 井本祐佳, 沖大也, 河原 一樹，今井友也，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93回日本細菌学会総会
• [Presentation] 腸管毒素原性大腸菌が形成するIV型線毛と分泌タンパク質を介した腸管付着機構 (2019)
  • Author(s): 沖大也, 河原 一樹，丸野孝浩、今井友也，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92回日本細菌学会総会
• [Presentation] Structural basis of a secreted protein recognition by type IVb pilus of enterotoxigenic Escherichia coli (2019)
  • 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 Microbe2019
  • Int'l Joint Research