2015 Fiscal Year Annual Research Report
新規RNA結合タンパク質群による細菌の病原性発現機構の解明
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15H04727
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
垣内 力 東京大学, 薬学研究科(研究院), 准教授 (60420238)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 靖彦 東京大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (60508141)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ヌクレオシド二リン酸 / ヌクレオチド / 黄色ブドウ球菌 / ヌクレアーゼ / 溶血毒素 / agr |
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| Outline of Annual Research Achievements |
黄色ブドウ球菌はヒトに感染し、様々な病気を引き起こす細菌である。新しい抗菌治療薬を創出する上で、黄色ブドウ球菌が病原性を発現する分子機構の理解が重要である。本研究では、黄色ブドウ球菌のゲノム上にコードされる機能未知因子群の中から、黄色ブドウ球菌の病原性に必要な新しい因子の同定を試みた。核酸と相互作用することが予想された黄色ブドウ球菌の機能未知因子群の遺伝子破壊株を作出し、カイコに対する殺傷能力が低下する遺伝子欠損株の探索を行った。その結果、カイコ殺傷能力に必要な５つの因子が同定された。その中のひとつの因子（CvfE）の遺伝子欠損株は親株に比べて、カイコに対する半数致死量が10倍上昇していた。cvfE遺伝子欠損株では、黄色ブドウ球菌が分泌する毒素である溶血毒素とヌクレアーゼの産生量が減少し、病原性因子の転写制御に働くagr遺伝子座の発現量が減少していた。CvfEは、X線構造解析がなされた放線菌のヌクレオシド二リン酸分解酵素SC4828と相同性を有していた。CvfEがヌクレオシド二リン酸分解活性を有するかについて、リコンビナントタンパク質を精製し、検討した。リコンビナントCvfEタンパク質はマンガンイオン存在下においてヌクレオシド二リン酸を分解すること、ヌクレオシド三リン酸、一リン酸は分解しない事が判明した。CvfEのヌクレオシド二リン酸分解活性がCvfEによる病原性発現に必要であるかを知るために、CvfEとSC4828の間で保存され、NDP分解活性に重要であることが予想されたCvfEのアミノ酸残基にアラニン置換変異を導入した。変異型CvfEはUDP分解活性を示さないこと、cvfE破壊株の溶血毒素産生量の低下を回復する活性を失っていることが見出された。以上の結果は、新規ヌクレオシド二リン酸分解酵素CvfEが黄色ブドウ球菌の病原性発現に必要であることを示唆している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
黄色ブドウ球菌ゲノム上の機能未知因子群から、タンパク質の機能ドメインに関するデータベースを利用し、核酸と相互作用する因子を探索した。その中の９つの遺伝子について、遺伝子欠損株を作出し、カイコに対する感染実験を行った。９つの因子のうち、５つの因子の欠損株がカイコに対する半数致死量が２倍以上に増加することが見出された。この結果は、核酸と相互作用する機能未知因子の多くが、細菌の病原性発現において重要な働きをすることを示唆している。同定された新規病原性因子には、NDP分解酵素の他、２種類のDNA結合タンパク質、RNAリガーゼ、dUTP分解酵素が含まれていた。新たな病原性因子を複数同定できたことから、本研究は概ね順調に進行していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
CvfEによるヌクレオチド代謝が病原性発現に必要となる分子メカニズムについて明らかにするために、RNAseq解析によりcvfE欠損株において発現量が変動する遺伝子を明らかにする予定である。さらに、発現量が変動した遺伝子が黄色ブドウ球菌の病原性に関与するかを検討する。また、黄色ブドウ球菌のヌクレオチドプールの質と量の制御におけるCvfEの役割を明らかにするために、黄色ブドウ球菌のヌクレオチドプールの測定系の確立も行いたいと考えている。
CvfE以外に同定された核酸と相互作用する新規病原性因子について、遺伝子欠損株の表現型の解明、ならびにリコンビナントタンパク質を用いた生化学的解析により、その機能の解明を進める予定である。
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