黄色ブドウ球菌の新規移動様式の分子機構

• Project Area: Harmonized supramolecular machinery for motility and its diversity
• Project/Area Number: 25117507
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 垣内 力 東京大学, 薬学研究科(研究院), 准教授 (60420238)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥10,270,000 (Direct Cost: ¥7,900,000、Indirect Cost: ¥2,370,000); Fiscal Year 2014: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2013: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
• Keywords: コロニースプレッディング / 毒素 / 黄色ブドウ球菌 / 血清 / 高分子リポタンパク質 / アルブミン

Outline of Annual Research Achievements

黄色ブドウ球菌の軟寒天培地表面での広がり（コロニースプレッディング）を決定する分子基盤の解明を試みた。フェノール溶解性毒素アルファとデルタ（以下、アルファとデルタ）は黄色ブドウ球菌が分泌する毒素であり、哺乳類細胞に対する溶解活性を有する。我々は以前に、アルファ欠損株がコロニースプレッディング能を低下する一方で、デルタ欠損株はコロニースプレッディング能を上昇することを明らかにした。本研究において我々は、これらの毒素のコロニースプレッディングにおける機能の違いを明らかにした。
(1) アルファとデルタは黄色ブドウ球菌の菌体表層に見出された。培養上清中では、アルファに比べてデルタの量が多かったが、菌体表層では、アルファとデルタの量は同程度であった。
(2) アルファの欠損株においては、菌体表層のデルタの量は変化しなかった。 一方、デルタ欠損株においては、菌体表層に結合するアルファの量が増加し、培養上清のアルファの量が減少していた。
(3) 菌体表層のアルファ量が変化する遺伝子欠損株を探索した。その結果、培養上清のアルファ量は変化しないが、菌体表層のアルファ量が減少する遺伝子欠損株が見出された。この株においては、コロニースプレッディング能力の減弱が見出された。
以上の結果は、黄色ブドウ球菌の細胞表層のアルファがコロニースプレッディングに必要であること、並びに、デルタが菌体表層のアルファの結合量を減少させていることを示唆している。本研究は、細菌毒素が菌体表層に結合し、細菌の移動能力を制御するという新しい概念を提示する。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Primed immune responses to gram-negative peptidoglycans confer infection resistance in silkworms (2014)
  • Author(s): Miyashita A, Kizaki H, Kawasaki K, Sekimizu K, Kaito C
  • Journal Title: The Journal of biological chemistry. Volume: 289 Issue: 20 Pages: 14412
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.525139
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/6a79291f-b50d-4363-9b6c-876da1b27a58
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Identification of Staphylococcus aureus colony-spreading stimulatory factors from mammalian serum (2014)
  • Author(s): Omae Y, Sekimizu K, Kaito C
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 9 Issue: 5 Pages: e97670-e97670
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0097670
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Inhibition of exotoxin production by mobile genetic element SCC mec-encoded psm-mec RNA is conserved in staphylococcal species (2014)
  • Author(s): Ikuo M, Nagano G, Saito Y, Mao H, Sekimizu K, Kaito C
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 9 Issue: 6 Pages: e100260-e100260
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0100260
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/cced71c9-a039-4a89-8757-44b174591832
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Studies on the regulatory mechanism of Staphylococcus aureus virulence (2014)
  • Author(s): Kaito C
  • Journal Title: Nihon Saikingaku Zasshi. Volume: 69 Pages: 491-501
  • NAID: 130004688028
  • Open Access
• [Journal Article] Impact of psm-mec in the mobile genetic element on the clinical characteristics and outcome of SCCmec-II methicillin-resistant Staphylococcus aureus bacteraemia in Japan (2014)
  • Author(s): Aoyagi T, Kaito C, Sekimizu K, Omae Y, Saito Y, Mao H, Inomata S, Hatta M, Endo S, Kanamori H, Gu Y, Tokuda K, Yano H, Kitagawa M, Kaku M
  • Journal Title: Clin Microbiol Infect Volume: 20 Issue: 9 Pages: 912
  • DOI: 10.1111/1469-0691.12575
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/07858362-adaa-40b2-a795-ff2986d4c8a4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CvfA protein and polynucleotide phosphorylase act in an opposing manner to regulate Staphylococcus aureus virulence (2014)
  • Author(s): Numata S, Nagata M, Mao H, Sekimizu K, Kaito C
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 289 Issue: 12 Pages: 8420
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.554329
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mobile Genetic Element SCCmec-encoded psm-mec RNA Suppresses Translation of agrA and Attenuates MRSA Virulence (2013)
  • Author(s): 垣内力、斎藤祐樹、幾尾真理子、藤幸知子、沼田俊介、韓笑、小幡佳津明、長谷川節雄、山口博樹、猪口孝一、伊藤輝代、平松啓一、関水和久
  • Journal Title: PLoS Pathogens Volume: 9 Issue: 4 Pages: e1003269-e1003269
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1003269
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/59368c84-b88e-4bf5-9380-86b1e938b0a3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Silkworm apolipophorin protein inhibits hemolysin gene expression of staphylococcus aureus via binding to cell surface lipoteichoic acids (2013)
  • Author(s): Omae Y, Hanada Y, Sekimizu K, Kaito C
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 288 Issue: 35 Pages: 25542
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.495051
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/3b13a6b4-b419-4a30-aa90-364c527709c8
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 鞭毛を使わない細菌集団の広がり (2015)
  • Author(s): 垣内力、関水和久
  • Organizer: 第32 回エアロ・アクアバイオメカニズム学会講演会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-03-25
  • Invited
• [Presentation] 黄色ブドウ球菌の病原性制御機構に関する研究 (2015)
  • Author(s): 垣内力
  • Organizer: 学校法人北里研究所 第24回学会賞受賞者特別講演会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-01-29
  • Invited
• [Presentation] 黄色ブドウ球菌のコロニースプレッディングにおける菌体表層毒素の機能 (2015)
  • Author(s): 垣内力、関水和久
  • Organizer: 2015年生体運動合同班会議
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-01-07 – 2015-01-09
• [Presentation] ペプチドグリカンの経口投与によるカイコの緑膿菌に対する感染抵抗性獲得 (2014)
  • Author(s): 宮下惇嗣、高橋真司、石井健一、関水和久、垣内力
  • Organizer: 第97回日本細菌学会 関東支部総会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-10-30
• [Presentation] リボソームRNAのメチル化は酸化ストレス耐性の付与により黄色ブドウ球菌の病原性に寄与する (2014)
  • Author(s): 久間達彦、木村聡、鈴木勉、関水和久、垣内力
  • Organizer: 第97回日本細菌学会 関東支部総会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-10-30
• [Presentation] 黄色ブドウ球菌の病原性に寄与する新規ヌクレオシド二リン酸分解酵素の同定 (2014)
  • Author(s): 宮下惇嗣、今江健太、木崎速人、斎藤祐樹、毛瀚、関水和久、垣内力
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-10-18
• [Presentation] Role of toxin in Staphylococcus aureus colony spreading (2014)
  • Author(s): 垣内力、関水和久
  • Organizer: 第52回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2014-09-25
  • Invited
• [Presentation] 黄色ブドウ球菌の病原性発現に必要な新規ヌクレオシド二リン酸分解酵素の同定 (2014)
  • Author(s): 宮下惇嗣
  • Organizer: 第１３回次世代を担う若手ファーマバイオフォーラム2014
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 2014-09-20
• [Presentation] 細菌の病原性におけるrRNAメチル化酵素の役割の解明 (2014)
  • Author(s): 久間達彦
  • Organizer: 第１３回次世代を担う若手ファーマバイオフォーラム2014
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 2014-09-20
• [Presentation] 黄色ブドウ球菌のコロニースプレッディング (2014)
  • Author(s): 垣内力、大前陽輔、関水和久
  • Organizer: 第８７回日本細菌学会総会 （シンポジウム）
  • Place of Presentation: 東京都 江戸川区 タワーホール船堀
  • Invited
• [Presentation] 糖尿病宿主に対する黄色ブドウ球菌の感染におけるグルコース応答機構の役割 (2014)
  • Author(s): 石井雅樹、松本靖彦、宮崎真也、坂上徹、垣内力、関水和久
  • Organizer: 第87回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 東京都 江戸川区 タワーホール船堀
• [Presentation] The Mechanism of Glucose-dependent Virulence in Staphylococcus aureus (2014)
  • Author(s): 石井雅樹、松本靖彦、林陽平、宮崎真也、坂上徹、垣内力、関水和久
  • Organizer: 第3回感染症若手フォーラム
  • Place of Presentation: 長崎市 伊王島町
• [Presentation] 黄色ブドウ球菌に見出された病原性抑制機構 (2013)
  • Author(s): 垣内力、齋藤裕樹、幾尾真理子、大前陽輔、毛瀚、長野源太郎、藤幸知子、沼田俊介、韓笑、小幡佳津明、長谷川節雄、山口博樹、猪口孝一、伊藤輝代、平松啓一、関水和久
  • Organizer: 第３６回日本分子生物学会年会 （ワークショップ）
  • Place of Presentation: 兵庫県 神戸市
  • Invited
• [Presentation] The role of glucose response system in infection of Staphylococcus aureus (2013)
  • Author(s): 石井雅樹、松本靖彦、林陽平、宮崎真也、坂上徹、垣内力、関水和久
  • Organizer: 第13回東京大学生命科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京都 東京大学 本郷
• [Presentation] 外膜構造の変化により非病原性大腸菌K-12株が高病原性化する (2013)
  • Author(s): 吉海周、若松愛、宮下惇嗣、松本靖彦、磯貝隆夫、関水和久、垣内力
  • Organizer: 第13回東京大学生命科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京都 東京大学 本郷
• [Presentation] LPSトランスポーターの変異による大腸菌の高病原性化 (2013)
  • Author(s): 吉海 周, 若松 愛, 宮下 惇嗣, 松本 靖彦, 磯貝 隆夫, 関水 和久, 垣内 力
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神奈川県 横浜市
• [Presentation] DUF402ドメインを有するSA1684は黄色ブドウ球菌の新規病原性因子である (2013)
  • Author(s): Han Mao, 齊藤 祐樹, 関水 和久, 垣内 力
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神奈川県 横浜市
• [Presentation] 無脊椎動物における適応免疫機構 (2013)
  • Author(s): 宮下 惇嗣, 川崎 清史, 関水 和久, 垣内 力
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神奈川県 横浜市
• [Presentation] rRNA のメチル化による翻訳忠実性の維持が黄色ブドウ球菌の病原性に寄与する (2013)
  • Author(s): 久間 達彦, 木村 聡, 鈴木 勉, 関水 和久, 垣内 力
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神奈川県 横浜市
• [Presentation] 新規機能性RNA psm-mecはagrA遺伝子の翻訳を抑制してメチシリン耐性黄色ブドウ球菌の病原性を抑制する (2013)
  • Author(s): 幾尾 真理子, 齋藤 裕樹, 大前 陽輔, 毛 瀚, 長野 源太郎, 藤幸 知子, 沼田 俊介, 韓 笑, 小幡 佳津明, 長谷川 節雄, 山口 博樹, 猪口 孝一, 伊藤 輝代, 平松 啓一, 伊藤 孝司, 関水 和久, 垣内 力
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神奈川県 横浜市
• [Presentation] 黄色ブドウ球菌のグルコース応答システムの感染における役割 (2013)
  • Author(s): 石井雅樹、松本靖彦、林陽平、宮崎真也、坂上徹、垣内力、関水和久
  • Organizer: 第7回細菌学若手コロッセウム
  • Place of Presentation: 広島県 三原市
• [Presentation] 黄色ブドウ球菌のグルコース応答システムを介した病原性発揮機構 (2013)
  • Author(s): 石井 雅樹、松本靖彦、林陽平、宮崎真也、坂上徹、垣内力、関水和久
  • Organizer: 第12回次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム2013
  • Place of Presentation: 東京都 東京大学 本郷
• [Presentation] 黄色ブドウ球菌の病原性発現におけるrRNA のメチル化の役割 (2013)
  • Author(s): 久間 達彦, 木村 聡, 鈴木 勉, 関水 和久, 垣内 力
  • Organizer: 第12回次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム2013
  • Place of Presentation: 東京都 東京大学 本郷
• [Presentation] 黄色ブドウ球菌のグルコース応答を介した病原性調節機構 (2013)
  • Author(s): 石井雅樹、松本靖彦、林陽平、宮崎真也、坂上徹、垣内力、関水和久
  • Organizer: 第58回日本ブドウ球菌研究会
  • Place of Presentation: 東京都 八王子市 東京薬科大学
• [Presentation] カイコは細菌リポ多糖に対する応答を増強させ、感染抵抗性を獲得する (2013)
  • Author(s): 宮下 惇嗣、木崎 速人、川崎 清史、関水 和久、垣内 力
  • Organizer: 第９６回日本細菌学会関東支部総会
  • Place of Presentation: 東京都 文京区 後楽園ホテル
• [Presentation] 黄色ブドウ球菌のN-アセチルグルコサミン代謝を介したグルコース応答性の病原性発揮機構 (2013)
  • Author(s): 石井雅樹、松本靖彦、林陽平、宮崎真也、坂上徹、垣内力、関水和久
  • Organizer: 第96回日本細菌学会関東支部総会
  • Place of Presentation: 東京都 文京区 後楽園ホテル
• [Presentation] 黄色ブドウ球菌の毒素トランスポーターの同定 (2013)
  • Author(s): 吉海周、齊藤祐樹、Nwibo Daniel Don、関水和久、垣内力
  • Organizer: 第35回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京都 東京大学 本郷