Analysis of the correlation between the novel mfa types of P. gingivalis fimbriae and their functions

• Project/Area Number: 20K09931
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57020:Oral pathobiological science-related
• Research Institution: Aichi Gakuin University
• Principal Investigator: Hasegawa Yoshiaki 愛知学院大学, 歯学部, 教授 (70460524)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内記 良一 愛知学院大学, 歯学部, 講師 (10434622) ; 三谷 章雄 愛知学院大学, 歯学部, 教授 (50329611) ; 永野 恵司 北海道医療大学, 歯学部, 教授 (60367620)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: Porphyromonas gingivitis / 歯周病原菌 / 線毛 / Porpyhromonas gingivitis / Mfa1線毛 / 病原性 / Porphyromonas gingivalis / Mfa1 / Mfa5 / 歯周病 / 病原因子 / 遺伝子型

Outline of Research at the Start

歯周病原細菌Porphyromonas gingivalisは付着因子であるMfa1線毛をもつ。これまで我々は、mfa1にはmfa70及びmfa53という2つの遺伝子型が存在することを明らかにしてきた。さらに、当講座が保有する84株のストックの中で、線毛型の不明な12株を発見した。そこで本研究では、この12株の遺伝子型解析を進めるとともに、線毛の先端因子の機能を解明することを目的とした。本研究により、mfa型の分類法が確立されれば、歯周病の症状や重症度との関連性を調査するような臨床研究への発展が期待できる。また、先端因子の働きを阻害することを目的とした新しい創薬開発に繋がる。

Outline of Final Research Achievements

The Mfa1 fimbriae of the periodontal bacterium Porphyromonas gingivalis are composed of Mfa1, Mfa3, Mfa4, and Mfa5 proteins. The major component, encoded by the mfa1 gene, has two genotypes: mfa170 and mfa153. This study demonstrated that mfa170 can be further divided into two antigenically distinct major genotypes, mfa170A and mfa170B.
A few P. gingivalis strains possess tandemly repeated mfa5-like genes within the mfa gene cluster, referred to as mfa5-1 and mfa5-2. This study revealed that Mfa5-2 is a novel protein of Mfa1 fimbriae.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、新しいmfa1型の分類法が確立されれば、歯周病の症状や重症度との関連性を調査するような臨床研究への発展が期待できる。また、線毛タンパク質と考えられるMfa5-2の働きを阻害することを目的とした新しい創薬開発に繋がる。

Research Products

• [Journal Article] The AtoC family response regulator upregulates an operon encoding putative outer membrane proteins sorted by type IX secretion system in Porphyromonas gingivalis (2023)
  • Author(s): Kawamura Ayaka、Nishikawa Kiyoshi、Iida Haruka、Miyazawa Ken、Goto Shigemi、Hasegawa Yoshiaki
  • Journal Title: Journal of Oral Biosciences Volume: 65 Issue: 1 Pages: 80-87
  • DOI: 10.1016/j.job.2022.11.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Porphyromonas gingivalis Mfa1 fimbria putatively binds to TLR2 and induces both IL-6 and IL-8 production in human bronchial epithelial cells. (2022)
  • Author(s): Takahashi Y, Cueno ME, Kamio N, Iinuma T, Hasegawa T, Imai K
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 589 Pages: 35-40
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.12.003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Porphyromonas gingivalis Fimbriae Induce Osteoclastogenesis via Toll-like Receptors in RAW264 Cells (2022)
  • Author(s): Suzuki Yuki、Kikuchi Takeshi、Goto Hisashi、Takayanagi Yuhei、Kawamura Shotaro、Sawada Noritaka、Naiki Yoshikazu、Kondo Hisataka、Hayashi Jun-ichiro、Hasegawa Yoshiaki、Mitani Akio
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 23 Issue: 23 Pages: 15293-15293
  • DOI: 10.3390/ijms232315293
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of cleaning sports mouthguards with ethylene-vinyl acetate on oral bacteria. (2022)
  • Author(s): Hayashi H, Naiki Y, Murakami M, Oishi A, Takeuchi R, Nakagawa M, Kimoto S, Hasegawa Y, Araki A.
  • Journal Title: PeerJ Volume: Dec 5;10 Pages: e14480-e14480
  • DOI: 10.7717/peerj.14480
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Diversity analysis of genes encoding Mfa1 fimbrial components in Porphyromonas gingivalis strains (2021)
  • Author(s): Sakae, K., Nagano, K., Furuhashi, M., Hasegawa, Y.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 16 Issue: 7 Pages: e0255111-e0255111
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0255111
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Porphyromonas gingivalis FimA and Mfa1 fimbriae: Current insights on localization, function, biogenesis, and genotype (2021)
  • Author(s): Hasegawa, Y., Nagano, K.
  • Journal Title: Japanese Dental Science Review Volume: 57 Pages: 190-200
  • DOI: 10.1016/j.jdsr.2021.09.003
  • NAID: 210000172846
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Porphyromonas gingivalis components/secretions synergistically enhance pneumonia caused by Streptococcus pneumoniae in mice. (2021)
  • Author(s): Okabe, T., Kamiya, Y., Kikuchi, T., Goto, H., Umemura, M., Suzuki, Y., Sugita, Y., Naiki, Y., Hasegawa, Y., Hayashi, J., Kawamura, S., Sawada, N., Takayanagi, Y., Fujimura, T., Higuchi, N., Mitani, A.
  • Journal Title: Int. J. Mol. Sci. Volume: 22 Issue: 23 Pages: 12704-12715
  • DOI: 10.3390/ijms222312704
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effect of antimicrobial photodynamic therapy on periodontopathogenic bacteria: Evaluation of Rose Bengal and riboflavin as photosensitizers (2021)
  • Author(s): Hirose M, Yoshida Y, Horii K, Hasegawa Y, Shibuya Y
  • Journal Title: The Jpn J Oral Infect Dis Volume: 28 Pages: 69-77
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Separation of Glycosylated OmpA-Like Proteins from Porphyromonas gingivalis and Tannerella forsythia (2021)
  • Author(s): Murakami Y, Nagano K, Hasegawa Y.
  • Journal Title: Methods Mol Biol. Volume: 2210 Pages: 143-155
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-0939-2_14
  • ISBN: 9781071609385, 9781071609392
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Purification of Native Mfa1 Fimbriae from Porphyromonas gingivalis. (2021)
  • Author(s): Hasegawa Y, Nagano K, Murakami Y, Lamont RJ.
  • Journal Title: Methods Mol Biol. Volume: 2210 Pages: 75-86
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-0939-2_8
  • ISBN: 9781071609385, 9781071609392
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Construction of a Gene-Deletion Mutant in Tannerella forsythia. (2021)
  • Author(s): Nagano K, Hasegawa Y.
  • Journal Title: Methods Mol Biol. Volume: 2210 Pages: 25-31
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-0939-2_3
  • ISBN: 9781071609385, 9781071609392
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Site-directed and random mutagenesis in Porphyromonas gingivalis: Construction of fimbriae-related-gene mutant (2021)
  • Author(s): Nishiyama S., Hasegawa, Y., and Nagano K.
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology Volume: 2210 Pages: 3-14
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-0939-2_1
  • ISBN: 9781071609385, 9781071609392
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Efficacy of antimicrobial photodynamic therapy with Rose Bengal and blue light against cariogenic bacteria (2021)
  • Author(s): Hirose Marina、Yoshida Yasuo、Horii Kouichiro、Hasegawa Yoshiaki、Shibuya Yasuyuki
  • Journal Title: Archives of Oral Biology Volume: 122 Pages: 105024-105024
  • DOI: 10.1016/j.archoralbio.2020.105024
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Correlation between the relative abundance of oral bacteria and Candida albicans in denture and dental plaques (2021)
  • Author(s): Fujinami W, Nishikawa K, Ozawa S, Hasegawa Y, Takebe J.
  • Journal Title: J Oral Biosci. Volume: Mar 1:S1349-0079(21) Issue: 2 Pages: 00016-5
  • DOI: 10.1016/j.job.2021.02.003
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Ozone Water Bactericidal and Cleaning Effects on Oral Diseases-related Planktonic and Bacterial Biofilms (2021)
  • Author(s): Murakami M, Nagano K, Hamaoka K, Kato D, Kawai T, Murakami H, Hasegawa Y.
  • Journal Title: Journal of Hard Tissue Biology Volume: 30 Issue: 1 Pages: 27-32
  • DOI: 10.2485/jhtb.30.27
  • NAID: 130007975647
  • ISSN: 1341-7649, 1880-828X
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Porphyromonas gingivalis Mfa1 Induces Chemokine and Cell Adhesion Molecules in Mouse Gingival Fibroblasts via Toll-Like Receptors (2020)
  • Author(s): Takayanagi Yuhei、Kikuchi Takeshi、Hasegawa Yoshiaki、Naiki Yoshikazu、Goto Hisashi、Okada Kousuke、Okabe Iichiro、Kamiya Yosuke、Suzuki Yuki、Sawada Noritaka、Okabe Teppei、Suzuki Yuki、Kondo Shun、Ohno Tasuku、Hayashi Jun-Ichiro、Mitani Akio
  • Journal Title: Journal of Clinical Medicine Volume: 9 Issue: 12 Pages: 4004-4004
  • DOI: 10.3390/jcm9124004
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Porphyromonas gingivalisのMfa1 線毛の遺伝子型と抗原性との関連 (2022)
  • Author(s): 古橋実結菜、榮 宏太朗、名和弘幸、長谷川義明
  • Organizer: 小児歯科学
• [Presentation] Porphyromonas gingivalisにおけるMfa1線毛の構成因子の抗原性解析 (2022)
  • Author(s): 藤本実結菜、内記良一、榮宏太朗、名和弘幸、長谷川義明
  • Organizer: 愛知学院大学歯学会誌
• [Presentation] Porphyromonas gingivalisのmfa1下流因子の遺伝子型解析 (2022)
  • Author(s): 榮 宏太朗, 永野恵司, 藤本 実結菜, 長谷川義明
  • Organizer: 第64回歯科基礎医学会学術大会
• [Presentation] Porphyromonas gingivalisにおけるmfa1部位特異的変異導入による線毛形成に及ぼす影響の検討 (2022)
  • Author(s): 大石明広，内記良一，岩瀬智彦，榮 宏太朗，長谷川義明
  • Organizer: 第64回歯科基礎医学会学術大会
• [Presentation] Porphyromonas gingivalisの新規遺伝子型Mfa1線毛の構造と構成因子の抗原性解析 (2022)
  • Author(s): 藤本 実結菜，内記良一，榮 宏太朗, 三輪尚慶，永野恵司, 名和弘幸，長谷川義明
  • Organizer: 第64回歯科基礎医学会学術大会
• [Presentation] 歯周病原細菌Porphyromonas gingivalis二成分制御系遺伝子破壊株のプロテオーム解析 (2022)
  • Author(s): 川村彩花, 西川 清, 飯田晴佳, 佐藤琢麻, 宮澤 健, 長谷川義明, 後藤滋巳
  • Organizer: 第81回日本矯正歯科学会学術大会
• [Presentation] in vivo における Ethylene-Vinyl Acetate 表面のバイオフィルムへの洗浄効果の検討 (2022)
  • Author(s): 林 裕基，内記良一，村上正洋，大石明広，中川昌好，竹内 里穂子，木本 統，長谷川義明，荒木章純
  • Organizer: 愛知学院大学歯学会
• [Presentation] 口腔内細菌に対するRose Bengalと青色LEDを用いたa-PDTの効能 (2021)
  • Author(s): 廣瀨 満理奈, 吉田康夫, 福島麻子, 高島裕之, 水谷友美, 宮本大模, 長谷川義明, 渋谷恭之
  • Organizer: 第20回日本口腔ケア協会学術大会
• [Presentation] デンチャープラークにおける細菌とカンジダ構成比の相関関係． (2021)
  • Author(s): 武部 純，藤波和華子，尾澤昌悟，西川 清，長谷川義明
  • Organizer: 日本義歯ケア学会第13回学術大会
• [Presentation] Diversity analysis of genes encoding fimbrial components in Porphyromonas gingivalis strains (2021)
  • Author(s): 榮 宏太朗, 永野恵司, 古橋 実結菜, 長谷川義明
  • Organizer: 第63回歯科基礎医学会学術大会
• [Presentation] Porphyromonas gingivalisのMfa1線毛タンパク質の多様性に関する研究. (2021)
  • Author(s): 古橋 実結菜, 榮 宏太朗, 名和弘幸, 長谷川義明
  • Organizer: 第59回日本小児歯科学会大会
• [Presentation] EVAシート表面のバイオフィルムへの洗浄効果の検討 (2021)
  • Author(s): 林 裕基，内記良一, 中川昌好, 長谷川義明, 荒木章純
  • Organizer: 第98回愛知学院大学歯学会
• [Presentation] バイオフィルム細菌に対するオゾン水の殺菌効果 特に口腔細菌への効果 (2020)
  • Author(s): 村上正洋、永野恵司、長谷川義明、加藤大輔、村上 弘
  • Organizer: 第93回日本細菌学会総会
• [Presentation] Porphyromonas gingivalisの持つMfa1線毛の新規遺伝子型の研究 (2020)
  • Author(s): 榮 宏太朗、永野恵司、樋口直也、中田和彦、長谷川義明
  • Organizer: 第93回日本細菌学会総会
• [Presentation] Analysis of novel genotypes of Mfa1 fimbriae in Porphyromonas gingivalis (2020)
  • Author(s): Sakae K, Nagano K, Hasegawa Y
  • Organizer: The 68th annual meeting of Japanese association for dental research
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] デンチャーおよびデンタルプラークにおける細菌とカンジダ構成比の相関関係 (2020)
  • Author(s): 藤波和華子、西川 清、尾澤昌悟、長谷川義明、武部 純
  • Organizer: 日本義歯ケア学会第12回学術大会
• [Presentation] う蝕原性細菌に対するRose Bengalと青色光を用いた抗菌光線療法の効能 (2020)
  • Author(s): 廣瀬満里奈、吉田康夫、堀井幸一郎、長谷川義明、渋谷恭之
  • Organizer: 第34回日本バイオフィルム学会
• [Book] Periodontal Pathogens: Methods and Protocols (2020)
  • Author(s): Nagano K, Hasegawa Y
  • Total Pages: 267
  • Publisher: Springer Nature
  • ISBN: 1071609386