| Project/Area Number |
21K09842
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 57020:Oral pathobiological science-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
中山 真彰 岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (10579105)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大森 一弘 岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (20549860)
大原 直也 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (70223930)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 歯周病細菌 / 歯周炎 / カルシウムチャネル / PLC / 細胞内カルシウム / ジンジパイン / 炎症メディエーター / 病原因子 / 炎症 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、歯周病菌Porphyromonas gingivalis が産生するプロテアーゼ「ジンジパイン」に着目して、ジンジパインによる宿主細胞内シグナル伝達経路の撹乱の分子解析を行い、細胞レベルからマウスモデルに展開して、歯周病の病態形成におけるジンジパインの病原性・役割を追究・解明するための基礎研究である。研究期間中には以下の計画を予定している。
計画１：ジンジパインによるPI3K/Akt経路撹乱によるmTORタンパク質の歯周組織破壊への影響。計画２：ジンジパインのアラキドン酸代謝活性化の分子解析。計画３：歯周疾患モデルにおけるジンジパインの病原性と歯周病重症度への影響
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、歯周病原細菌と宿主細胞間で生じる感染現象を細胞生物学的および分子生物学的手法で解明し、特に歯周病菌が産生する病原性プロテアーゼの機能に着目してその病原因子としての役割を解析することである。申請研究では、歯周病の発症および病態形成機構を分子レベルで明らかにすることを目指し、Porphyromonas gingivalis（P. gingivalis）が分泌する代表的病原因子であるプロテアーゼ「ジンジパイン」に注目し、宿主の主要な細胞内シグナル伝達経路への影響を解析する。これまでに、ジンジパイン完全欠損株と野生株を用いた感染モデルにより、炎症関連分子COX-2の発現およびその下流産物PGE2産生への影響を比較検討した。P. gingivalisの他の病原因子であるLPSや線毛がCOX-2やPGE2の産生に関与することは知られていたが、ジンジパイン自体の関与は不明だった。我々の結果より、ジンジパインはLPSや線毛よりも強力にCOX-2発現とPGE2産生を誘導し、強力な新たな誘導因子であることが明らかになった。さらに、ジンジパインは宿主細胞内のERKおよびIKKを活性化し、それぞれc-Jun/c-FosおよびNF-κB（p65）を介してCOX-2発現を制御することが示された。また、細胞内カルシウム濃度の上昇もこの過程に関与し、TRPC型カルシウムチャネルやPLCの関与も明らかとなった。今後は、ジンジパインによるCOX-2発現とPGE2産生を誘導する上流因子の分子機構をさらに解析し、作用起点となる受容体や分子複合体の同定を進める予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画書に沿って予定項目の研究内容を遂行し、結果を得られているため。また、関連する細胞膜上に存在するカルシウムチャネルや、それに連動する酵素PLCが関与していることを示唆する結果も得られた。さらに、これらのカルシウムチャネルの活性化がシグナル伝達の初期段階において重要な役割を担っている可能性が示されてきており、病原性プロテアーゼによる宿主応答の分子機構の解明に向けて着実に進展している。これらの成果に基づき、現在論文執筆も進行中である。以上のことから、研究は当初の計画に沿っておおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、歯周病細菌による感染がどのようにして歯周病の発症および病態形成を引き起こすのか、その分子機構の解明を目的としている。そのために、Porphyromonas gingivalis が産生するシステインプロテアーゼ「ジンジパイン」に着目し、宿主細胞の主要なシグナル伝達経路がどのように撹乱されるかを中心に、分子レベルでの解析を進めている。これまでの解析から、ジンジパインによって誘導されるCOX-2発現に関わる宿主応答の一端が明らかとなり、特にERKおよびIKK経路の活性化と、それに続く転写因子c-Jun/c-FosおよびNF-κB p65の活性化が重要な役割を担っていることが示された。加えて、細胞内カルシウム動態の関与も示されており、カルシウムチャネルTRPCファミリーの関与が強く示唆された。さらに、細胞膜近傍に局在するホスホリパーゼC（PLC）の関与を裏付ける結果も得られており、TRPCチャネルとの関連性を含めて、膜上でのジンジパインの作用点に迫る研究が進行している。
今後の研究では、COX-2発現およびPGE2産生に至る上流の分子機構をさらに詳細に解析し、特にTRPCファミリーのうちどのチャネルが機能的に関与しているのかを特定するとともに、複数存在するPLCファミリーの中でどの分子が関与しているかの同定を進める予定である。最終的には、ジンジパインが標的とする細胞膜上の「入り口」となる分子因子の特定を目指し、そのシグナル伝達開始点の解明を推進していく。
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