ボツリヌス神経毒素-無毒成分複合体の腸管よりの吸収機構の解明

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10670256
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 小熊 恵二 岡山大学, 医学部, 教授 (00002262)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 薫 岡山大学, 医学部, 助手 (40260103) ; 藤永 由佳子 岡山大学, 医学部, 助手 (60252954)
• Keywords: ボツリヌス菌 / ボツリヌス中毒 / ボツリヌス毒素 / 赤血球凝集素 / レセプター / シアル酸

Research Abstract

ボツリヌス神経毒素(分子量約15万、7S)は培養液や食品中では無毒成分と結合し、30万(12S)、50万(16S)、90万(19S)という巨大分子(progenitor toxin)を形成している。A型菌は12S、16S、19Sの毒素を、B型、C型およびD型菌は12Sと16Sの毒素を産生する。12S毒素は神経毒素に赤血球凝集活性を示さない無毒成分が結合したものであり、16S、19Sの毒素は12Sの毒素にさらに赤血球凝集素(HA)が結合したものである。
我々はこれまでボツリヌスC型毒素を用いて、毒素が腸管より効率よく吸収されるためにはHAが重要であること、およびA〜D型のHAはHA1(〜33k)、HA2(〜17k)、HA3a(〜23k)、HA3b(〜53k)のサブコンポーネントより成ることを発見した。
今回、まずA型とB型の16S(および19S)、12S、神経毒素を精製し、モルモットの腸内に接種したところ、C型の場合と同様に、毒素の効率よい吸収のためにはHAが必要であることが示唆された。次いでA型とC型のHA1〜HA3bの各サブコンポーネントを、大腸菌を用いてGST融合蛋白として合成し、その腸管上皮細胞や赤血球との結合活性を解析した。HA2、HA3aは両細胞に結合しなかったが、A型、C型いずれのHA1、HA3bとも両細胞に良く結合し、そのレセプターは、HA1はシアル酸、HA3bはgalactoseを含む糖鎖分子であった。またHA活性を示すA型毒素(16Sと19Sの混合標品)は主にgalactoseを含む糖鎖に、C型毒素(16S)はシアル酸に結合した。従ってA型毒素はHA1を介してgalactoseを含む糖鎖に、C型毒素はHA3bを介してシアル酸に結合することが判明した。なお、欠失変異体の実験からは結合にはHA1、HA3bのC端側が重要であることも判明した。

Research Products

• [Publications] Inoue, K., et al.: "Characterization of hemagglutinin activity of Clostridium botulinum type C and D 16S toxins, and one subcomponent of HA(HA1)"Microbiol.. 145. 2533-2542 (1999)
• [Publications] Watanabe, T., et al.: "Molecular composition of progenitor toxin produced by Clostridium botulinum type C strain 6813"J. Protein Chemistry.. 18. 753-760 (1999)
• [Publications] Oguma, K., et al: "Structure and function of Clostridium botulinum progenitor toxin"J. Toxicol.-toxin Reviews. 18. 17-34 (1999)
• [Publications] Fujinaga, Y., et al.: "Identification and characterization of functional subunits of Clostridium botulinum type A progenitor toxin involved in binding to intestinal microvilli and erythrocytes"FEBS Lett.. (in press). (2000)
• [Publications] 小熊恵二 他: "ボツリヌス症"最新医学. 54・3増刊号. 652-664 (1999)
• [Publications] 小熊恵二 他: "細菌毒素研究の動向学術月報"学術月報. 52・2. 133-141 (1999)
• [Publications] 小熊恵二: "乳児ボツリヌス症"治療. 82. 772-776 (2000)
• [Publications] Oguma, K., et al.: "Oxford (UK) Conference 1996 8th-11th July"In Howard S Tranter(ed.), Biomedical Aspects of Clostridial Neurotoxins. 172 (1999)
• [Publications] Oguma, K., et al.: "Microbial foodborne diseases : Mechanisms of pathogenesis and toxin synthesis"In Linz J. E., Bhatnagar D., Stein M, A., and Cary J. W. (eds), Technomic Publishing Co., Inc., (USA). 550 (1999)
• [Publications] 小熊恵二: "感染症予防必携"山崎修道,井上栄,大久保一郎,神谷斉,倉田毅,小池麟一郎,竹内勤,千葉峻三,簑輪真澄(編集),財団法人日本公衆衛生協会.. 561 (1999)
• [Publications] 小熊恵二: "感染症の診断・治療ガイドライン"日本医師会(編),医学書院. 359 (1999)