2017 Fiscal Year Research-status Report

ポルフィロモナス・エンドドンタリスにおける菌体外ペプチド分解機構の解明

Research Project

Project/Area Number	17K17336
Research Institution	Nagasaki University
Principal Investigator	西俣はるか長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 助教 (10755755)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2019-03-31
Keywords	Bacteroidetes門 / Porphyromonas属 / P. endodontalis / 歯周病原細菌 / 菌体外多糖 / DPP
Outline of Annual Research Achievements	Porphyromonas endodontalisは，糖非発酵性の偏性嫌気性菌で根尖性歯周炎の起炎菌と考えられており，そのエネルギー源と炭素源を細胞外のオリゴペプチドに依存している．また，P. endodontalisの近縁種で，慢性歯周炎の原因菌として広く知られているPorphyromonas gingivalisも同様の栄養源を持つ．P. gingivalisには強力なエンドペチダーゼである２種類のジンジパイン（Kgp, Rpg）が発現しており，これらは同菌の病原因子である．しかし，P. endodontalisにおいてジンジパイン様活性は認められず，その遺伝子も存在しない．その一方で両菌種は，ジペプチジルペプチダーゼ（DPP）を持つ点で共通している． DPPについて，我々は既にP. endodontalisのDPP4, DPP5, DPP7, DPP11を同定しており，性状解析の結果から両菌種における個々のDPPの活性は異なることも確認している．DPP5, DPP7, DPP11の活性は，P. gingivalisよりも亢進していることを見出しており，これらのDPPsがP.gingivalisにおけるジンジパインに替わる病原因子として，P. endodontalisの病原性に寄与していると考えている．今回我々はPorphyromonas属と同じBacteroidetes門で，Bacteroides属のClan PA S46ファミリーに属する未知遺伝子を探索し，翻訳産物の基質特異性を検討した結果，従来のDPP11とは性質の異なるサブタイプが存在することを見出し報告した．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 糖非発酵性グラム陰性偏性嫌気性のP. endodontalisにおいて，菌体外のタンパク質分解系とジペプチドおよびトリペプチドの取込み機構の一端を担うのが，オリゴペプチドをジペプチドへ分解し，細胞内に取り込み可能な型に変換する酵素，DPPである．プロテアーゼデータベースMEROPSにおいて，基質特異性やアミノ酸配列相同性などに基づき，DPPのうちDPP4，5はClan SC S9ファミリー，DPP7，DPP11はClan PA S46ファミリーに分類されている．我々は，Porphyromonas endodontalisと同じBacteroidetes門で，Bacteroides属の以下4菌種（Bacteroides vulgatus, Bacteroides thetaiotaomicron, Bacteroides ovatus, Bacteroides fragilis）を選択し，Clan PA S46ファミリーに属する未知遺伝子を探索し，翻訳産物の基質特異性を検討した結果，従来のDPP11とは性質の異なるサブタイプが存在することを見出し報告した（Biochimie, 2018）．
Strategy for Future Research Activity	小児では慢性歯周炎は稀だが，根尖性歯周炎の症例は頻繁に認める．しかし，数多くあるP. gingivalisの研究に対し，根尖性歯周炎の起炎菌と考えられているP. endodontalisの研究は殆ど行われていない．我々の研究対象である DPP遺伝子の一部は,ヒトにも存在することが既知であり,ペプチド分解によって惹起される疾患の制御に繋がる可能性を持つとともに，Clan PA S46ファミリーのDPPは微生物にのみ存在するため，これを標的分子とした薬剤開発も将来的には期待出来る．今後はP. endodontalisが有するDPP遺伝子について，DNA断片エレクトロポレーション法を用いて種々の遺伝子破壊株を作成し，野生株・DPP単一遺伝子破壊株，多重遺伝子破壊株を作成し，それぞれの組換えタンパクを用いて本菌のペプチド分解能や細胞増殖能等を検討し，菌体外のペプチド分解機構の探索を行う．
Causes of Carryover	本年度は人件費負担が不要であったこと、海外での学会参加がなかったことから次年度使用額が生じた．これについては、次年度に高額な蛍光基質の購入及び、動物実験（マウス購入及び飼育）に使用する予定である．