2019 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular basis of colonization of periodontal pathogen into periodontal tissues
| Project/Area Number |
18H04068
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
天野 敦雄 大阪大学, 歯学研究科, 教授 (50193024)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保庭 雅恵 大阪大学, 歯学研究科, 准教授 (00303983)
竹内 洋輝 大阪大学, 歯学研究科, 助教 (40572186)
坂中 哲人 大阪大学, 歯学研究科, 助教 (90815557)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | P. gingivalis / 細胞内定着 / 細胞内輸送 / ポリアミン / メタボローム解析 / 歯周病 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
歯肉を覆う上皮バリアは、宿主が歯周病菌と拮抗状態を維持するために重要な役割を果たしている。重篤な歯周病を併発する先天性症候群の責任遺伝子は歯肉上皮の免疫機能に重要な役割を果たしている可能性がある。本年度の目標は、細胞内P. gingivalis の選別輸送機構に関与する遺伝子をshRNAによりノックダウンさせたヒト歯肉上皮細胞の作製すである。重篤な歯周病を併発する先天性症候群の責任遺伝子を標的としたshRNA 配列を複数設計し、効率的なノックダウン効率を示す配列を選別した。また、コントロール細胞とノックダウン細胞間の継代の差を抑えるため、ドキシサイクリンの薬物添加によりshRNA を発現誘導し標的遺伝子の発現をオン／オフする独自の新規ベクターを作成した。
一方、P. gingivalis感染上皮細胞では、アルギニン代謝経路とその下流のポリアミン産生経路に大きな変動があったため、その詳細を調べた。感染細胞においては、P. gingivalisの有するアルギニン脱炭酸酵素の酵素反応によって生じるアグマチンや、アルギニンデイミナーゼの酵素反応によって生じるシトルリンの濃度が感染後48時間までの間経時的に上昇した一方で、基質であるアルギニンレベルは細胞のホメオスタシスにより維持されていた。細胞内ポリアミンについては、6時間の時点でスペルミジン濃度が一旦上昇した後低下する変化が見られた一方、その不活性型であるN8-アセチルスペルミジンの濃度が 24時間の時点まで経時的に上昇したことから、余剰のスペルミジンがアセチル化を受けた後、細胞内に貯蓄されていることが推測された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
歯周病を随伴する症候群の責任遺伝子の欠失による歯肉上皮細胞の表現型を形態学的に観察することが目標である。すでに、2つの症候群の責任遺伝子の欠失につき確認することができている。本年度は予定していたほぼすべての症候群の責任遺伝子の欠失株の作成が終わり、歯周病を随伴する症候群の責任遺伝子の欠失による歯肉上皮細胞の表現型と歯周病の易罹患性との解析を行う。
加えて、P.gingivalis感染が歯肉上皮細胞の代謝プロファイルにどのような影響を与えているかの探索も順調に進んでおり、当初の目標通りの成果をあげられると考えている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
歯周病菌の細胞内動態解析が目標通りの結果をあげられる目途がついた。歯周病菌の細胞内感染を受けた細胞応答についても、非常に期待の持てる状況となっている。
アポトーシス細胞が代謝物を調節しながら放出することにより，免疫細胞の遺伝子発現パターンを変化させ，周辺組織の炎症抑制と創傷治癒の促進に寄与することが示された（Medina et al, Nature, 2020）。そのような代謝物の一つにスペルミジンが含まれ，アポトーシスプログラムの間、細胞はアルギニン代謝を変化させスペルミジン量を増加させることが示されている。このことはアルギニン・ポリアミン代謝が細胞の恒常性維持の基礎をなすことを示しており，細胞内細菌がこれを攪乱するとすれば，それがいかなる生物学的な帰結をもたらすか想像に難くない。
これまでの我々の研究の蓄積により，P.gingivalisの高いスペルミジン産生能が示されるとともに，P.gingivalis感染を受けた歯肉上皮細胞では，細胞内でのスペルミジンおよびN8-アセチルスペルミジンの蓄積を認めた。そこで我々は，感染を受けた細胞はP. gingivalisの放出するスペルミジンにより細胞傷害を生じるという仮説について，スペルミジン産生経路を欠失した株を用いて以下の２点から検証する：①細胞内輸送の攪乱（特にリソソームへと至る系の攪乱）②宿主細胞によるスペルミジンの代謝（アセチル化と酸化がある）により生じる酸化ストレスおよびアルデヒドによる細胞毒性。我々はまた，芳香族アミノ酸分解物がポリアミン同様，P. gingivalisに特徴的な代謝物である証拠を得ている。そこでこれらの物質が細胞生理に及ぼす影響についても検討を加える予定である。
|
Research Products
(20 results)
