黄色ブドウ球菌のロイコシジン及びガンマヘモリジンの血球崩壊機構の解明

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09460042
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 神尾 好是 東北大学, 農学部, 教授 (00109175)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 成谷 宏文 東北大学, 農学部, 学術振興会特別研究員 ; 金子 淳 東北大学, 農学部, 助手 (30221188) ; 富田 敏夫 東北大学, 農学部, 助教授 (00126129)
• Keywords: ブドウ球菌 / 血球崩壊毒素 / ロイコシジン / ガンマヘモリジン / プロテインキナーゼA

Research Abstract

本研究はブドウ球菌の産生する3種類の2成分蛋白毒素ロイコシジン、Panton-Valentineロイコシジン及びγヘモリジンの構造と識別機構に関して以下の事実を明らかにし、血球崩壊機構の一端を解明したものである。
[1]異種蛋白質と考えられていたLukFとHlg1は、同一遺伝子産物であり(Luk=Hlg1)、LukS及びHlg2はヒト白血球及び赤血球の認識蛋白質であることを明らかにした。
[2]280アミノ酸残基からHlg2のヒト赤血球崩壊に必須の最小領域を[K23RLAI27]と同定した。しかも本領域は、[LukF・Hlg2]複合体を形成するためのLukFとの結合部位であることを証明した。
[3]LukSのヒト白血球崩壊活性特異性を決定している必須最小領域を同定した。それはHlg2には欠損している[K243RST246]から成るセグメントであり、本セグメント中のT残基がプロテインキナーゼA存在下でATPによるリン酸化され、はじめてLukSがLukFと協同して[LukF・LukS]複合体を形成して、白血球崩壊活性を持つことを明らかにした。
[4]LukSはLukFと協同してヒト及びウサギ白血球を崩壊するほかにウサギ赤血球をも崩壊すること、LukSと90%同一のアミノ酸配列をもつPanton-ValentineロイコシジンのLukS-PVはLukF存在下でもウサギ赤血球崩壊活性を持たない事を明らかにした。この原因を追究した結果、LukSに存在し、LukS-PVには欠損している[D12l13]残基から成る領域がLukSのウサギ赤血球崩壊活性に必須で最小領域である事を明らかにした。

Research Products

• [Publications] 金子 淳ら: "黄色ブドウ球菌の二成分蛋白毒素ロイコシジンおよびγヘモリジン-プロテインキナーゼA認識蛋白質LukS成分の構造と毒素活性特異性-" 化学と生物. 63(3). 401-408 (1998)
• [Publications] H.Nariya et al: "Identification of the essentialo amino acid residues in LukS for the hemolytic activitry o staphylococcal leukocidin towards rabbit erythrocytes" Biosci Biotech. Biochem. 61(12). 2095-2099 (1997)
• [Publications] J.Kaneko et al: "Panton-Valentine leukocidin genes in a phage-like particle isolated from mitomycin C-treated Staphylococcus aureus V8 (ATCC49775)" Biosci. Biotech. Biochem. 61(11). 1960-1962 (1997)
• [Publications] 神尾 好是: "Staphylococcus aureusのロイコシジンおよびγ-ヘモリジン-遺伝子の起源及び毒素活性特異性を決定している最小領域-" 日本細菌学雑誌. 52(4). 703-718 (1997)
• [Publications] H.Nariya et al: "Identification of the minimum segment in which threonine^<246> residue is phosphorylated by protein kinase A for the LukS-specific function of staphylococcal leukocidin." FEBS Lett. 415. 96-100 (1997)
• [Publications] H.Nariya et al: "Identification of the minimum segment essential for the HγII-specific function of Staphylococcal γ-hemolysin" Biosci. Biotech. Biochem. 61(10). 1786-1788 (1997)
• [Publications] N.Sugawara et al.: "Assembly of Staphylococcus aureus γ-hemolysin into a pore-forming ring-shaped complex on the surface of human erythrocytes," FEBS Lett.410. 333-337 (1997)
• [Publications] T.Tomita & Y.Kamio: "Molecular biology of the pore-forming cytolysins from Staphylococcus aureus,α-and γ-hemolysins and leukocidin." Biosci. Biotech. Biochem. 61(4). 565-572 (1997)