2019 Fiscal Year Research-status Report
Functional analysis of Bcr4 involved in activation of the Bordetella type III secretion system
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19K07542
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
阿部 章夫 北里大学, 感染制御科学府, 教授 (50184205)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 気管支敗血症菌 / III型分泌装置 / エフェクター / シャペロン / Bcr4 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
III型分泌装置は多くのグラム陰性病原菌に高度に保存されており，病原因子排出システムとして機能している。分泌される基質の多くは菌体内でシャペロンと会合しており，シャペロンは菌体内での基質の安定化と分泌装置への効率的な輸送に関与している。申請者らは，気管支敗血症菌ならびに百日咳菌に高度に保存されるシャペロン様のタンパク質Bcr4に着目し研究をおこなってきた。Bcr4をコードする bcr4 遺伝子は，III型分泌装置構成遺伝子の近傍に位置しており，Bcr4欠損株ではIII型分泌装置の機能が阻害され，基質の菌体外分泌が完全にストップすること，一方，過剰発現株では基質の異常な分泌亢進が認められることを明らかにしてきた。
一般的に，シャペロンとその基質をコードする遺伝子は近傍に位置しており，bcr4 下流にはロッドタンパク質をはじめとしてIII型分泌装置の構成因子と推定される bscI, J, K, L が位置している。これらのことを踏まえると，Bcr4は遺伝的近傍に位置するIII型分泌装置の構成因子のシャペロンとして機能し，構成因子の菌体内での安定化とフォールディング，輸送に関与していることが推察される。そこで，Bcr4と相互作用するタンパク質を同定するために，V5エピトープタグで標識したBscI, BscJ, BscK, BscLを大腸菌にて発現させ，Hisタグを付加したBcr4を用いてプルダウン法にて解析した。その結果，Bcr4はBscJと相互作用していることを明らかにした。
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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
実験の当初，大腸菌の大量発現系で精製したHis-Bcr4を用いて，気管支敗血症菌の菌体ライセートからHis-Bcr4と相互作用するタンパク質をプルダウン法で同定することを試みたがうまくいかなかった。そこで，V5エピトープを付加したBscI, BscJ, BscK, BscLを大腸菌にて発現させ，Bcr4-Hisと相互作用するBsc産物を抗V5抗体にて検出した。その結果，Bcr4はBscJと相互作用することを明らかにした。
このように当初の目的である「Bcr4と相互作用するタンパク質の同定」に成功したので，研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
プルダウン法による解析より，Bcr4はBscJと相互作用することを明らかにした。気管支敗血症菌と百日咳菌のBscJは，アミノ酸レベルで高い同一性(98%)を示し，III型分泌装置のなかでSctJファミリーに属している。SctJはSctD (ボルデテラ属細菌ではBscDに相当)と会合することで内膜リング(MSリング)を構成しいる。III型分泌装置の初期の構築物であるMSリングは，基部構造の足場をペプチドグリカン層に形成することで，分泌装置が菌体外膜に向けて構築されることで成熟する。
前述したようにBcr4欠損株ではIII型分泌装置の機能が阻害され，一方，過剰発現株では基質の異常な分泌亢進が認められることを明らかにしてきた。これらを踏まえると，Bcr4はBscJ-BscDによるMSリングの形成を制御することで，III型分泌装置の活性調節に関与することが推察された。
今後は，BscJならびにBscDの過剰発現系にて分泌装置の活性化が起きるのか検証するとともに，百日咳菌におけるBcr4の機能を検証する。
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| Remarks |
北里大学大学院感染制御科学府・細菌感染制御学研究室のHP
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[Journal Article] Persistent colonization of non-lymphoid tissue-resident macrophages by Stenotrophomonas maltophilia2019
Author(s)
Takahashi Ichiro, Hosomi Koji, Nagatake Takahiro, Tobou Hirokazu, Yamamoto Daiki, Hayashi Ikue, Kurashima Yosuke, Sato Shintaro, Shibata Naoko, Goto Yoshiyuki, Maruyama Fumito, Nakagawa Ichiro, Kuwae Asaomi, Abe Akio, Kunisawa Jun, Kiyono Hiroshi
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Journal Title
International Immunology
Volume: 32
Pages: 133-141
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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