赤痢菌の上皮細胞侵入初期過程の分子機構

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07457070
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 笹川 千尋 東京大学, 医科学研究所, 教授 (70114494)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 信彦 東京大学, 医科学研究所, 助手 (80194364)
• Keywords: 細菌病原性 / 赤痢 / 細胞侵入 / インテグリン / 細胞外マトリックス

Research Abstract

赤痢菌の細胞侵入初期過程の分子メカニズムを理解する目的で、本菌の分泌するIpaB,IpaC,IpaD蛋白の細胞侵入に於ける菌体表層上の動態、およびエンドサイトーシス誘発に至るIpa蛋白と上皮細胞表層の相互作用を解析した。具体的には、Ipa蛋白の菌体からの遊離を司るSpa因子の機能解析と、上皮細胞側のIpa蛋白の菌体遊離促進化因子の探索、及び遊離Ipa蛋白に対する宿主細胞レセプターの同定を実施し以下の知見を得た。(1)Ipaの菌体からの遊離にはSpa蛋白の一つ、Spa32が関与していた。(2)Spa32は分子内にジスルフィド結合を一つ有し、その湾曲構造はSpa32の外膜発現およびIpaの細胞表層から外液への遊離に必須であった。(3)Ipaの遊離は赤痢菌と上皮細胞の接触により著しく促進された。(4)極性化した上皮細胞へ赤痢菌を接触させると、頂端側に比べ基底膜側からの細胞侵入能は数百倍高く、遊離Ipa蛋白量もそれに比例した。(5)赤痢菌を細胞外マトリックス(フィブロネクチン、ラミニン、コラーゲンタイプIV)に接触させると、Ipa蛋白が遊離した。(6)遊離Ipa蛋白は、IpaB,IpaC,IpaDからなる複合体を形成した。(7)Ipa複合体は人α5β1インテグリンと特異的結合性を示した。(8)Ipaとインテグリンの結合は、赤痢菌の細胞侵入を促進した。(9)Ipaとα5β1インテグリンの結合は、水溶性フィブロネクチンの添加では阻害されず、組織型フィブロネクチンにより著しく阻害された。以上の知見は、赤痢菌の上皮細胞への侵入はSpa32により菌から遊離したIpa蛋白複合体と宿主細胞のα5β1インテグリンの結合が重要であることを強く示唆している。

Research Products

• [Publications] Tobe, T.: "Thermoregulation of virB transcription in Shigella flexneri by sensing of changes in local DNA superhelicity" Journal of Bacteriology. 174. 1094-1097 (1995)
• [Publications] Fukuda, I.: "Cleavage of Shigella surface protein VirG occurs at a specific site, but the secretion is not essential for intracellular sprending" Journal of Bacteriology. 177. 1719-1726 (1995)
• [Publications] Uchiya, K.: "Identification of a novel virulence gene, VirA, on the large plasmid of Shigella involved in invasion and intercellular spreading" Molecular Microbiology. 17. 241-250 (1995)
• [Publications] Watarai, M.: "Disulfide oxidoreductase activity of Shigella flexneri is required for release of Ipa proteins and invasion of epithelial cells" Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 92. 4927-4931 (1995)
• [Publications] Watarai, M.: "Contact of Shigella with host cells triggers release of Ipa invasins and is an essential functions of invasiveness" The EMBO Journal. 14. 2461-2470 (1995)
• [Publications] Yoshikawa, M.: "Construction and evaluation of a VirG. ThyA double mutant of Shigella flexneri 2a as a candidate live - attenuated oral vaccine" Vaccine. 13. 1436-1440 (1995)
• [Publications] Sasakawa, C.: "Reviews in Medical Microbiology: Molecular basis of pathogenicity of Shigella" Chapman & Hall, 10 (1995)