Bacterial pathogen-mediated tiered regulations on the host ubiquitin system

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03469
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 49050:Bacteriology-related
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: Kubori Tomoko 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (20397657)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ユビキチン / エフェクター / レジオネラ / 細菌感染

Outline of Final Research Achievements

Legionella pneumophila, a bacterial pathogen which causes Legionnaires’ disease, transports numerous “effector proteins” to the host cell cytosol to accomplish intracellular replication by hijacking cellular systems. Here, we have focused on the tiered structure of the effector functions and aimed to understand in a molecular level how this bacterium manipulates the host ubiquitin system which is known to play pivotal roles in regulating cellular functions. We identified a novel Legionella E3 ligase, and further identified another effector proteins which can chemically modify the E3 ligase to down-regulate its function. This finding demonstrates an example of elaborate bacterial strategies which can be executed by multiple effector proteins with their sequential enzymatic activities.

Free Research Field

分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、真核細胞で確認されていない特殊な化学修飾を触媒する酵素群が病原細菌から次々と見つかっている。特に病原細菌レジオネラはその保有する酵素群の多様性、特殊性において並外れており、細菌学の枠組みを超え、有機化学、酵素学、構造生物学を含む分野横断的な研究対象として注目を集めている。本研究課題では、レジオネラ酵素が触媒する化学修飾の特異性のみならず、その機能の階層性に光をあてた。本成果は、病原細菌が実現する細胞内での精緻な調節機構を解明し病態発症の分子メカニズムへの理解を導く一つの足掛かりと位置付けられる。レジオネラを始めとする細菌感染症防除の創薬開発にこれまでにない視点を与えるものと考える。