プロテオーム解析によるサルモネラ属細菌の感染制御機構に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13470058
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 山本 友子 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 教授 (60110342)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高屋 明子 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 助手 (80334217) ; 友安 俊文 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 助教授 (20323404)
• Keywords: サルモネラ / プロテオーム / マクロファージ / アポトーシス / 病原性 / Lon

Research Abstract

サルモネラ病原戦略分子機構の全面解明を目的として、サルモネラがマクロファージ貧食後に誘発する蛋白質Macrophage Induced Protein (MIP)のプロテオーム解析を行い、同定されたMIPのひとつATP依存型プロテアーゼLonのサルモネラ病原戦略上の機能を解析した。Lonノックアウト変異株(Lon mutant)は、マクロファージ内増殖能を失い、マウスに弱毒化している。マクロファージ培養細胞RAW264.7に野生株あるいはLon mutantを感染させた後に、TUNEL染色後の共焦点顕微鏡観察、ELISAによるヒストン量の定量、Annexin V標識後のフローサイトメーター解析により、マクロファージのアポトーシス誘導を検討したところ、Lon mutant感染細胞において高頻度にアポトーシスが誘発されていることが明らかとなった。さらにLon mutantによるアポトーシス誘導には、Caspase-1、Caspase-3が関与していることが明らかとなった。Lon mutantの高頻度アポトーシス誘導は、上皮細胞侵入に関わるSalmonella Pathogenicity Island (SPI)1の高発現に起因することを明らかにした。LonによるSPI1発現制御機構を検討したところ、LonはSPI1レギュロンの最上位に位置する制御因子HilC, HilDのターンオーバーを介してレギュロン全体の負の制御因子として機能していることが明らかとなった。サルモネラはマクロファージに貧食されると直ちにSPI1の発現を低下させ自らの住処が過剰なアポトーシスに陥るのを防いでいるが、Lon mutantでは正常な抑制機構が働かずSPI1を連続的に発現させ、過剰なアポトーシスの誘導を引き起こした。このマクロファージアポトーシスの過剰誘導は、Lon mutantの弱毒化の一因であると考えることができる。サルモネラは、感染宿主のマクロファージ内で増殖後、適切な時期にマクロファージにアポトーシスを誘導して感染を拡大すると考えられるが、LonはSPI1発現とアポトーシスを制御することにより、サルモネラ病原戦略上、重要な役割を果たしていると言える。

Research Products

• [Publications] Takaya, A., Tomoyasu, T., Mtasui, H., Yamamoto, T.: "The DnaK-DnaJ chaperone machinery of Salmonella enterica serovar Typhimurium is essential for invasion of epithelial cells and survival in macrophages, leading to systemic infection."Infection and Immunity. 72. 1364-1373 (2004)
• [Publications] Takaya, A., Suzuki, M., Matsui, H., Tomoyasu, T.Sashinami, H., Nakane, A..Yamamoto, T.: "Lon, a stress induced ATP dependent protease is critically important for the systemic Salmonella infection of mice."Infection and Immunity. 71. 690-696 (2003)
• [Publications] Matsui, H., Suzuki, M., Isshiki, Y., Kodama, C., Eguchi, M., Kikuchi, Y., Motokawa, K., Takaya, A., Tomoyasu, T., Yamamoto, T.: "Oral immunization with ATP-dependent protease deficient mutants protects mice against subsequent oral challenge with virulent Salmonella enterica serovar Typhimurium."Infection and Immunity. 71. 30-39 (2003)
• [Publications] Tomoyasu, T., Takaya, A., Sasaki, T., Nagase, T., Kikuno, R., Morioka, M., Yamamoto, T.: "A new heat shock gene agsA, which encodes a small chaperone involved in suppressing protein aggregation in Salmonella entrica serovar Typhimurium."Journal of Bacteriology. 185. 6331-6339 (2003)
• [Publications] Tomoyasu, T., Takaya, A., Isogai, E., Yamamoto, T.: "Turnover of FlhD and FlhC, masterregulator proteins for Salmonella flagellum biogenesis, by the ATP dependent ClpXP protease."Molecular Microbiology. 48. 443-452 (2003)
• [Publications] 山本 友子: "薬科微生物学"丸善株式会社. 286 (2003)