ボツリヌスHAと腸管上皮細胞の相互作用の解明

• Project/Area Number: 21390128
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Bacteriology (including Mycology)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 藤永 由佳子 Osaka University, 微生物病研究所, その他 (60252954)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000); Fiscal Year 2011: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2010: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2009: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
• Keywords: 微生物 / 細菌 / 毒素 / 上皮細胞バリア

Research Abstract

ボツリヌス神経毒素は、腸管上皮バリアを通過して血中に移行することによって、ボツリヌス食中毒を発症させる。巨大タンパク質分子である本毒素がこのバリアを通過する機構は不明な点が多い。最近申請者らは、毒素に結合しているHA (Hemagglutinin)が腸管上皮細胞バリアを突破する新規機能を持つことを発見した。その1つにtranscytosisを促進する機能がある。本年度は、HAによるtranscytosis経路(細胞側)の解析を中心に行った。
[HAが結合する腸管上皮アピカル側の分子の探索]
前年度までの解析を含めて、HAはin situマウス結紮腸管およびin vitro培養細胞(Caco-2)で、transcytosisを引き起こすことが、コンフォーカル顕微鏡を用いたイメージング解析で明らかになってきた。今年度は、腸管上皮アピカル側膜上に存在し、HAが結合することにより、transcytosisを引き起こす分子の探索を行った。その結果、pull down法により、HAと結合するいくつかの膜タンパク質が得られた。そこで、それらについて、HA側の結合ドメインの解析を進めている。また、それらのタンパク質のノックアウトマウスを用いたHAおよびHA含有毒素複合体の腸管吸収の解析を進めている。

Research Products

• [Journal Article] Botulinum HA disrupts the intercellular epithelial barrier by directly binding E-cadherin. (2010)
  • Author(s): Sugawara Y., Matsumura T, Takegahara, Y., Jin Y., Tsukasaki Y., Takeichi M., Fujinaga, Y
  • Journal Title: J.Cell Biol. Volume: 189 Pages: 691-700
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interaction of botulinum toxin with the epithelial barrier. (2010)
  • Author(s): Fujinaga, Y.
  • Journal Title: Journal of Biomedicine and Biotechnology Volume: 2010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interaction of botulinum toxin with the epithelial barrier. (2010)
  • Author(s): Fujinaga Y.
  • Journal Title: Journal of Biomedicine and Biotechnology 2010(Article ID 974943, 9 pages)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Disruption of the epithelial barrier by botulinum hemagglutinin (HA) proteins-Differences in cell tropism and the mechanism of action between HA proteins of types A or B, and HA proteins of type C. (2009)
  • Author(s): Jin, Y., Takegahara, Y., et al.
  • Journal Title: Microbiology 155 Pages: 35-45
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel function of botulinum toxin-associated proteins : HA proteins disrupt intestinal epithelial barrier to increase toxin absorption. (2009)
  • Author(s): Fujinaga, Y., et al.
  • Journal Title: Toxicon 54 Pages: 583-586
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ボツリヌス毒素と腸管上皮細胞バリア破壊 (2009)
  • Author(s): 藤永由佳子
  • Journal Title: 化学療法の領域 25 Pages: 745-754
• [Journal Article] 水際の攻防～ボツリヌス毒素vs腸管上皮細胞バリア (2009)
  • Author(s): 藤永由佳子
  • Journal Title: 細胞の化学 遺伝 63 Pages: 20-25
• [Presentation] Food-borne botulism and transepithelial transport of botulinum toxin (2010)
  • Author(s): Yukako Fujinaga, Yo Sugawara, Takuhiro Matsumura, Yuki Takegahara
  • Organizer: 第62回 日本細胞生物学会(シンポジウム)シンポジウム3 病態の理解に向けた細胞内ロジスティクス研究
  • Place of Presentation: 大阪(招待講演)
• [Presentation] ボツリヌス毒素複合体成分とE-cadherinの結合による上皮細胞間バリア破壊と毒素の腸管吸収 (2010)
  • Author(s): 藤永由佳子、菅原庸、松村拓大
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年回・第83回日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Botulinum hemagglutinin targets E-cadherin to disrupt the intercellular epithelial barrier. (2010)
  • Author(s): Sugawara Y, Matsumura T, Takegahara T, Jin Y, Fujinaga Y.
  • Organizer: The Awaji International Forum on Infectionand Immunity
  • Place of Presentation: Awaji Island, Japan
• [Presentation] Botulinum HA targets E-cadherin to disrupt the intercellular epithelial barrier. (2010)
  • Author(s): Sugawara Y, Matsumura T, Fujinaga, Y.
  • Organizer: 47^<th> IBRCC 2010, Intergency botulinum research coordinating committee meeting
  • Place of Presentation: Atlanta, USA
• [Presentation] Development of human monoclonal antibodies against type A botulinum neurotoxin. (2010)
  • Author(s): Matsumura T, Du A, Sugawara Y, Kohda T, Takahashi M, Kozaki S, Ikuta K, Fujinaga Y.
  • Organizer: 47^<th> IBRCC 2010, Intergency botulinum research coordinating committee meeting
  • Place of Presentation: Atlanta, USA
• [Presentation] Reconstitution and dissection of epithelial barrier disrupting activity of type B botulinum HA. (2010)
  • Author(s): 竹ヶ原夕紀、菅原庸、松村拓大、藤永由佳子
  • Organizer: 第83回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] ボツリヌスHAは上皮細胞バレア破壊因子である (2009)
  • Author(s): 竹ヶ原夕紀、菅原庸、松村拓大、藤永由佳子
  • Organizer: 第62回日本細菌学会関西支部会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2009-11-14
• [Presentation] Structure and function of hemagglutinin from Clostridium botulinum. (2009)
  • Author(s): Kitadokoro, K., Takegahara, Y., Karatani, H., Fujinaga, Y.
  • Organizer: The 9^<th> Awaji International Forum on Infection and Innmunity.
  • Place of Presentation: 淡路島
• [Presentation] 上皮細胞バリア破壊因子botulinum HAのサブユニット機能解析 (2009)
  • Author(s): 竹ヶ原夕紀、菅原庸、松村拓大、藤永由佳子
  • Organizer: 第82回日本生化学大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Mechanism for Epithelial Barrier Disruption by Botulinum HA (2009)
  • Author(s): Takegahara, Y., Matsumura, T., Sugawara, Y., Fujinaga, Y.
  • Organizer: Etox 14 (European Workshop on Bacterial Protein Toxins)
  • Place of Presentation: Obernai, France
• [Presentation] Disruption of the Epithelial Barrier by Botulinum Hemagglutinin (HA) (招待講演) (2009)
  • Author(s): Yukako Fujinaga
  • Organizer: Third Annual Botulinum Research Symposium
  • Place of Presentation: Dartmouth, USA