歯周病発症における病原性プロテアーゼの役割と作用機序

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08407059
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 山本 健二 九州大学, 歯学部, 教授 (40091326)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中西 博 九州大学, 歯学部, 助手 (20155774)
• Keywords: 歯周病 / 歯周病原菌 / Porphyromonas gingivalis / 病原性プロテアーゼ / Arg-gingipain / Lys-gingipain / システインプロテアーゼ / 病原性発現機序

Research Abstract

歯周病の主たる病態は、歯肉上皮ならびに結合組織などの比較的表層に存在する歯周組織の破壊とそれに引き続いて起こる歯槽骨こうした歯周組織の破壊には口腔細菌ならびに宿主細胞の産生するプロテアーゼが中心的役割を果たしていると考えられている。しかし、歯周病発症における病原性プロテアーゼの機能や作用機序については依然として不明な点が多く残されている。今年度は歯周炎の主要な病原性細菌であるPorphyromonas gingivalisが産生する病原性プロテアーゼの機能と作用機序について解析が行われた。得られた成果は以下のとうりである。本菌が産生する主要なシステインプロテアーゼとして、我々はArg-gingipain(RGP)とLys-gingipain(KGP)いう2つのユニークな酵素をすでに特定して、その性状等について解析を行ってきた。本年度の研究では、昨年度に引き続き、これらの酵素の歯周炎における役割とその作用機序に焦点を絞って解析が行われた。その結果、(1)細胞外へ分泌されたRGPおよびKGPはともにタイプIコラーゲンを生理的条件下でよく分解し、歯周組織の直接破壊に関与することが示唆された。また、両酵素は好中球の活性化を抑え、免疫グロブリンをよく分解することから、生体の防御系の破壊に関与することが示唆された。(2)各酵素遺伝子の欠損変異体の解析から、RGPは本菌の保有する好中球傷害活性や血球凝集素活性の大部分を担っていること、KGPは本菌の増殖・成長に必須のヘモブロビンの菌体への結合やヘミンの取込みに重要な役割を果たしていることが示された。さらに、(3)RGPは菌体表層蛋白質や分泌蛋白質のプロセシングや細胞内輸送に関与していることが明らかにされた。(4)両酵素をモルモットの皮内に注射すると濃度依存性に炎症が惹起され、それぞれが強力な起炎物質であることが証明された。

Research Products

• [Publications] Nakanishi H.et al.: "Increased expression of cathepsins E and D in neurons of aged rat brain and their colocalization with lipofuscin and carboxy-terminal fragments of Alzheimer amyloid precursor protein" J.Neurochem.68. 739-749 (1997)
• [Publications] Nakanishi H.et al.: "Electrophysiological studies of rat substantia nigra neurons in an in vitro slice preparation after middle cerebral artery occlusion" Neuroscience. 77. 1021-1028 (1997)
• [Publications] Kunimatsu K.et al.: "Immunohistochemical study on cathepsin G and medullasin in inflamed gingival tissues from periodontal patinets" J.Periodont.Res.32. 264-270 (1997)
• [Publications] Okamura K.et al.: "Immunohistochemical localization of cathepsin D,proliferating cell nuclear antigen and epidamal growth factor receptor in human breast carcinoma analyzed by computer image analyzer" Histopathol.31. 540-548 (1997)
• [Publications] 筑波隆幸 外: "新生タンパク質の品質管理機構" 日本薬理学雑誌. 109. 243-243 (1997)
• [Publications] 江頭 亨 外: "老化マーカーの検索とその制御" 日本薬理学雑誌. 110. 136-138 (1997)
• [Publications] 山本健二外: "プロテオリシス-蛋白質分解の分解機構とバイオロジー" 蛋白質・核酸・酵素. 42. 2425-2432 (1997)
• [Publications] Nakayama K.et al.: "Hemoglobin receptor protein is intragenetically encoded by the cysteine proteinase-encoding genes and the haemagglutinin-encoding gene of Porphyromonas gingivalis" Mol.Microbiol.27. 51-61 (1998)
• [Publications] Abe N.et al.: "Biochemical and functional properties of lysine-specific cysteine proteinase(Lys-gingipain)as a virulence factor of Porphyromonas gingivalis in periodontal disease" J.Biochem.123. 305-312 (1998)
• [Publications] sastradipura DF.et al.: "Identification of cellular compartments involved in processing of cathepsin E in primary cultures of rat microglia" J.Neurochem.70(in press). (1998)
• [Publications] Yamamoto K.et al.: "Medical Aspects of Proteases and Protease Inhibitors" IOS Press (Katunuma N,Kido H,Fritz H,Travis J.eds.), 629 (1997)
• [Publications] Sakai H.et al.: "Proteolysis in Cell Functions" IOS Press (Hopsu-Have VK,Javinen M,Kirschke H,eds.), 576 (1997)
• [Publications] Okamoto K.et al.: "Proteolysis in Cell Functions" IOS Press (Hopsu-Have VK,Javinen M,Kirschke H,eds.), 576 (1997)
• [Publications] Yamamoto K.et al.: "Proteolysis in Cell Functions" IOS Press (Hopsu-Have VK,Javinen M,Kirschke H,eds.), 576 (1997)
• [Publications] Tsukuba T.et al.: "Proteolysis in Cell Functions" IOS Press (Hopsu-Have VK,Javinen M,Kirschke H,eds.), 576 (1997)
• [Publications] 山本健二 外: "ノックアウトマウスデータブック" 中山書店, 564 (1997)