Understanding substrate recognition of exotoxins involved in pathogenesis of severe staphylococcal infections and prevention strategies
| Project/Area Number |
23K23780
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| Project/Area Number (Other) |
22H02515 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 42020:Veterinary medical science-related
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
西藤 公司 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (20365422)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
殿塚 隆史 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (50285194)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥15,860,000 (Direct Cost: ¥12,200,000、Indirect Cost: ¥3,660,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
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| Keywords | ブドウ球菌 / 外毒素 / デスモグレイン / 接触残基 / トキソイド / 表皮剥脱毒素 |
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| Outline of Research at the Start |
表皮剥脱毒素はブドウ球菌属が産生するプロテアーゼであり、重症型の皮膚感染症であるヒトのブドウ球菌性熱傷様皮膚症候群 (SSSS) やブタ滲出性表皮炎の病原性因子である。表皮剥脱毒素は宿主表皮角化細胞間の接着因子であるデスモグレイン1 (Dsg1) を特異的に消化するという、極めて狭い基質特異性を示すセリンプロテアーゼであるが、基質特異性を決定する因子は未だに解明されていない。本研究では同毒素分子内に存在する基質特異性決定基の同定を試みると共に、同残基を標的配列とした新規分子トキソイドを開発し、同疾患の新規予防概念を構築する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和5年度には黄色ブドウ球菌が産生する表皮剥脱毒素ETAと、Staphylococcus hyicusが産生する表皮剥脱毒素ExhCが、それぞれヒトデスモグレイン1 (Dsg1) とブタDsg1を特異的に消化するために必要な毒素分子上のアミノ酸残基について、以下に示す解析を試みた。また黄色ブドウ球菌が産生するETDとヒトDsg1との結合様式を、in silico解析により予測した。
1．ExhCの結晶構造解析を行い、その構造がETAに類似していることを確認した。
2．ETAとExhCとの間で結晶構造および表面静電を比較し、各酵素の基質指向性への関与が疑われたアミノ酸残基を互いに置換したスワッピング毒素を複数作製してDsg1の消化活性を解析したが、残基置換による基質指向性の変化は認められなかった。そこでETAおよびExhCの基質指向性に関与するアミノ酸残基の分布を解析するため、毒素間で各ドメインを置換したスワッピング毒素を複数作製した。
3．表皮剥脱毒素によるヒトDsg1の消化部位であるIle380-Glu381-Gly382-Pro383の4残基ペプチドと、ETDとの結合様式をドッキングソフトウェアで推測して結合分子の方向性を確認した。またETDおよびExpBの基質指向性に関与するアミノ酸残基の分布を解析するため、毒素間で各ドメインを置換したスワッピング毒素を複数作製した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究ではin silico解析の結果を元に酵素基質結合様式の予測を試みたが、分子生物学的解析の結果では予測通りの結果が得られなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はアミノ酸配列または結晶構造が類似しているETA-ExhC間、ETB-ExpA間、ETD-ExpB間で各モチーフを置換したスワッピング分子を複数作製し、各毒素の基質特異性に関わるアミノ酸残基を含むモチーフを選別し、選別したモチーフの中から基質特異性に関与する残基を特定する予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(1 results)
