2020 Fiscal Year Annual Research Report
病原性レンサ球菌が病態を誘導する分子機構の解明と新規制御法の探索
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19H03825
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
川端 重忠 大阪大学, 歯学研究科, 教授 (50273694)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 雅也 大阪大学, 歯学研究科, 講師 (00714536)
住友 倫子 大阪大学, 歯学研究科, 講師 (50423421)
中田 匡宣 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 教授 (90444497)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 病原性レンサ球菌 / 肺炎球菌 / 化膿レンサ球菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
肺炎球菌は，肺炎の主な原因細菌として知られている．肺炎球菌のβ-ガラクトシダーゼの構造と進化的に保存された残基を重ね合わせたところ，構造の安定性に寄与するループ構造上のプロリン残基ならびに活性中心を構成する残基についても進化的な保存性が高いことが示唆された．そこで，β-ガラクトシダーゼの遺伝子欠失株を作製し，得られた欠失株と野生株を用いて，それぞれマウスに経静脈感染を行った．その結果，β-ガラクトシダーゼ遺伝子欠失株の感染群では，野生株感染群と比較して，マウスの致死率が有意に低下した．一方で，感染後のマウスの各臓器における菌数には差が認められなかった．さらに，RNA-seq解析と血液凝固試験を行ったところ，β-ガラクトシダーゼの欠失により自然免疫応答と血液凝固能の抑制が緩和されることが示唆された．
化膿レンサ球菌は，ヒトに化膿性の皮膚病変を惹き起こす．皮膚表面では，細菌の主要な栄養源である糖質が血液中と比較して少ないが，天然保湿因子として知られるアルギニンが豊富に存在する．そこで，化膿レンサ球菌のアルギニン代謝能に着目し，皮膚感染に及ぼす影響を検討した．アルギニンデイミナーゼをコードする arcA 遺伝子は，マウス血液中で発現が抑制され，マウス皮膚表面では発現が亢進した．また，arcA の欠失により，感染マウスの表皮細胞層における破壊は抑制され，皮膚病変中の生菌数が低下することが明らかになった．これらの結果から，化膿レンサ球菌のアルギニン代謝系は，低グルコース環境で病原因子の発現に寄与し，感染成立に重要な役割を果たすことが示唆された．
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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
肺炎球菌のβ-ガラクトシダーゼが病原性に果たす役割を解明し，肺炎球菌感染症を予防するワクチン抗原の候補分子となりうる可能性を示唆した．また，化膿レンサ球菌による皮膚感染症において，細菌のアルギニン代謝を考慮した新たな治療戦略の立案につながる基礎データが得られた．
以上の理由から，「おおむね順調に進展している」と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は上気道に常在する細菌が嗅覚経路もしくは三叉神経経路を介して脳内に到達する機構をマウスモデルおよび培養細胞モデルで検証することにより，細菌性髄膜炎につながる新たな細菌伝播機構を解明する．また，インフルエンザウイルス感染に合併する細菌性肺炎に対する新規感染制御法の確立に向け，ウイルス感染上気道で惹起されるストレス応答に着目し，細菌の下気道組織への伝播と肺炎の病態形成に繋がるメカニズムの全貌を分子レベルで明らかにする．
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[Journal Article] Epidemiological Analysis of Pneumococcal Strains Isolated at Yangon Children's Hospital in Myanmar via Whole-genome Sequencing-based Methods.2021
Author(s)
Yamaguchi M., Myo Win H. P., Higashi K., Ono M., Hirose Y., Motooka D., Okuzaki D., Aye M. M., Htun M. M., Thu H. M., Kawabata S.
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Journal Title
Microb. Genomics
Volume: 7
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Streptococcus pyogenes upregulates arginine catabolism to exert its pathogenesis on the skin surface.2021
Author(s)
Hirose Y., Yamaguchi M., Sumitomo T., Nakata M., Hanada T., Okuzaki D., Motooka D., Mori Y., Kawasaki H., Coady A., Uchiyama S., Hiraoka M., Zurich R.H., Amagai M., Nizet V., Kawabata S.
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Journal Title
Cell Rep.
Volume: 34
Pages: 108924
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Performance of a Biodegradable Composite with Hydroxyapatite as a Scaffold in Pulp Tissue Repair.2020
Author(s)
Okamoto M, Matsumoto S, Sugiyama A, Kanie K, Watanabe M, Huang H, Ali. M, Ito Y, Miura J, Hirose Y, Uto K, Ebara M, Kato R, Yamawaki-Ogata A, Narita Y, Kawabata S, Takahashi Y, Hayashi M.
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Journal Title
Polymers
Volume: 12
Pages: 937
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Genetic characterization of Streptococcus pyogenes emm89 strains isolated in Japan from 2011 to 2019.2020
Author(s)
Hirose Y., Yamaguchi M., Takemoto N., Miyoshi-Akiyama T., Sumitomo T., Nakata M., Ikebe T., Hanada T., Yamaguchi T., Kawahara R., Okuno R., Otsuka H., Matsumoto Y., Terashima Y., Kazawa Y., Nakanishi N., Uchida K., Akiyama Y., Iwabuchi K., Nakagawa C., Yamamoto K., Nizet V., Kawabata S.
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Journal Title
Infect. Microbe Dis.
Volume: 2
Pages: 160-166
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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