Identification of Bacterial and Fungal Proteases that Activate Gasdermin Family Molecules to cause Pyroptosis
| Project/Area Number |
22K19426
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 49:Pathology, infection/immunology, and related fields
|
|---|
| Research Institution | Kanazawa University |
|---|
Principal Investigator |
土屋 晃介 金沢大学, がん進展制御研究所, 准教授 (50437216)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
|
|---|
| Keywords | ガスダーミン / パイロトーシス / 細菌プロテアーゼ / 細菌 / プロテアーゼ |
|---|
| Outline of Research at the Start |
パイロトーシスは、ネクローシス様の形態変化を伴うプログラム細胞死の一種であり、炎症誘導や感染防御に関わる。その誘導にはプロテアーゼによるガスダーミン(GSDM) ファミリー分子の成熟化が必須である。本研究は、細菌・真菌由来プロテアーゼがGSDMを成熟化する可能性に直目している。細菌・真菌プロテアーゼによるGSDM依存的なパイロトーシス誘導は、宿主の感染抵抗性や炎症病態に影響を与えることが想定される。そこで本研究では、GSDM分子を成熟化させる細菌/真菌由来プロテアーゼを探索し、それらによって誘導されるパイロトーシスが感染病態に与える影響を明らかにする。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
パイロトーシスは、ネクローシス様の形態変化を伴うプログラム細胞死の一種であり、炎症誘導や感染防御に関わる。その誘導には細胞質蛋白であるガスダーミン(GSDM) ファミリー分子の成熟化が必須であり、ヒトでは5種類（GSDMA - GSDME）、マウスでは9種類のGSDMが存在している。完全長GSDMは未熟型であり活性を示さないが、特定のプロテアーゼによって切断されることで成熟化する。現在までにGSDMを成熟化させる宿主プロテアーゼが数種類同定されている。一方、細菌/真菌由来プロテアーゼがGSDMを切断してパイロトーシスを正または負に制御する可能性も考えられる。しかし、これまでにそのような報告例は少ない。本研究では、GSDM分子を成熟化・不活化する細菌/真菌由来プロテアーゼを探索する。さらに、そのようなパイロトーシスの制御が感染病態に与える影響を明らかにする。
今年度、細菌/真菌由来プロテアーゼがGSDM分子を切断する可能性を検討する目的で、ヒトの全5種類のGSDM（GSDMA - GSDME）のリコンビナント蛋白を作製した。さらに、これらの蛋白標品を細菌/真菌の培養上清と反応させて切断をウエスタンブロットで検出したところ、緑膿菌の培養上清中にGSDMDを切断する活性が認められた。そこで、緑膿菌が産生する主要なプロテアーゼとしてLasA, LasB, AprA, protease IV, AP28, AP56, PASP, MucDの8種類の遺伝子をクローニングした。これらの緑膿菌プロテアーゼをヒトGSDMD発現HEK293細胞およびコントロールHEK293細胞に強制発現させたところ、AprAとMucDがGSDMD発現細胞にのみ膜傷害害を引き起こした。この結果から、AprAとMucDがGSDMDを活性化する可能性が示唆された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度、細菌/真菌由来プロテアーゼがGSDM分子を切断する可能性を検討する目的で、ヒトの全5種類のGSDM（GSDMA - GSDME）のリコンビナント蛋白を作製した。さらに、これらの蛋白標品を細菌/真菌の培養上清と反応させて切断をウエスタンブロットで検出したところ、緑膿菌の培養上清中にGSDMDを切断する活性が認められた。そこで、緑膿菌が産生する主要なプロテアーゼとしてLasA, LasB, AprA, protease IV, AP28, AP56, PASP, MucDの8種類の遺伝子をクローニングした。これらの緑膿菌プロテアーゼをヒトGSDMD発現HEK293細胞およびコントロールHEK293細胞に強制発現させたところ、AprAとMucDがGSDMD発現細胞にのみ膜傷害害を引き起こした。この結果から、AprAとMucDがGSDMDを活性化する可能性が示唆された。
これまでの研究において、計画通りに目的の細菌由来プロテアーゼを同定できた可能がある。そのため、本課題は順調に進展していると考えることができる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後、前年度までに同定されたAprAとMucDが実際にヒトGSDMDを切断するか確認する必要がある。そのため、AprAとMucDのリコンビナント蛋白を作製してGSDMD蛋白と反応させ、ウエスタンブロットで切断の有無を解析する。また、切断部位を特定することでAprAとMucDがGSDMDを活性化するのか明らかにする。
さらに、他の細菌/真菌由来プロテアーゼがGSDM ファミリー分子を切断する可能性を検証するためにより多くの菌種の培養上清を用いて探索を続ける。
|
Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
