2021 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of the whole structure of type V pilus of a periodontal pathogen by using cryo-EM
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19K10083
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
柴田 敏史 鳥取大学, 医学部, 講師 (30725057)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
庄子 幹郎 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 准教授 (10336175)
松波 秀行 沖縄科学技術大学院大学, 生体分子電子顕微鏡解析ユニット, スタッフサイエンティスト (80444511)
Wolf Matthias 沖縄科学技術大学院大学, 生体分子電子顕微鏡解析ユニット, 准教授 (90630947)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アドヘジン / cryo-EM / 歯周病 / 付着 / V型線毛 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
慢性歯周炎は45歳以上の日本人の半数以上が罹患している慢性感染症であり、歯の喪失だけでなく、糖尿病や動脈硬化症、心血管疾患等、全身疾患との関連も 指摘される。また慢性歯周炎は個人の健康問題だけでなく、治療コストなど社会にとっても重い負担となっており、予防・治療は重要なテーマである。慢性歯周 炎において最も重要な病原性細菌であるPorphyromonas gingivalis の病原性には菌体表面に形成される5型線毛が重要である。本研究はこの線毛構造をクライオ 電子顕微鏡解析によって原子分解能で明らかにし、形成機構や構造と機能の関連性を解明することを目的とする。
これまでクライオ電子顕微鏡を用いて、P. gingivalis のFimA フィラメントの構造を3.6オングストロームの分解能で明らかにした。これによりFimAピリンは プロテアーゼ切断修飾後に、C末端ストランドが外側にフリップすること、そしてフリップによって露出した疎水領域に隣のピリンのC末端ストランドが結合する ストランドエクスチェンジによってピリン同士が重合していることが明らかになった。また重合できないC末端アミノ酸欠損株で、プロテアーゼ切断修飾後にも ピリンが菌体に蓄積することなどから、5型線毛は根元成長で形成されることを明らかにした。この研究成果はNature Microbiology誌2020年4月13日で報告し た。また、P. gingivalisの宿主への結合、バイオフィルム形成や病原性に重要なMfa線毛の構造解析を行い、FimA同様の機構によって重合していることが示された。Mfa1線毛上にある口腔内細菌との結合部位の構造も明らかになった。これらは歯周病防除のための創薬標的になりえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Porphyromonas gingivalis Fim線毛に続き、マイナー線毛であるMfa線毛の構造解析がほぼ終了し、投稿準備中である。
マイナーピリンを含んだ線毛の試験管内再構成の条件検討中であり、構造解析まで進展していない。
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| Strategy for Future Research Activity |
Mfa線毛の構造解析結果をもとに論文投稿を行う。
Fim線毛中のアクセサリーピリンの構造解析研究を引き続き行う。線毛本体であるFimAとアンカーピリンの共重合体を試験管内再構成し、クライオ電子顕微鏡によって線毛構造の撮影を行う。線毛の端の像を抽出し3次元再構成を行う。
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| Causes of Carryover |
新型コロナ感染症拡大のため、学会がオンライン参加であった。
所属移動により、研究室のセットアップに時間を要した。
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