2019 Fiscal Year Research-status Report
コレラ菌が形成するIV型線毛を介した腸管定着機構の解明
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19K23866
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
沖 大也 大阪大学, 微生物病研究所, 特任研究員(常勤) (30845285)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2021-03-31
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| Keywords | コレラ菌 / IV型線毛 / マイナーピリン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コレラ菌をはじめとした多くの腸管系病原菌は、汚染水を介して消化管内に侵入すると線毛と呼ばれる糸状の構造物を形成し、標的細胞への付着と定着を達成することで、コレラ毒素を産生し、激しい下痢症状を引き起こす。この定着過程は、ヒトへの感染を成立させるための最も重要なステップであることから、定着を阻害することができれば、コレラ菌を殺さず静菌的に体外に排除することで、耐性菌の出現を抑えることができると予想されており、有望な創薬標的であると考えられているが、その詳細な分子メカニズムは不明である。本研究では、コレラ菌が産生し、定着過程に重要であると予想されるIV型線毛と分泌タンパク質の物理化学的解析および生化学的解析を通して、コレラ菌の定着機構の解明を行い、さらに得られた情報から、抗生物質に替わる新規の感染阻害剤の開発を目指す。
本年度は、コレラ菌のIV型線毛の先端部に位置する線毛構成タンパク質の結晶化を実施し、特徴的な三量体構造を原子レベルの分解能で決定することに成功した。さらに、等温滴定型熱量計を用いた相互作用解析により、当該線毛構成タンパク質は、コレラ菌が菌体外に産生し、定着過程において重要となる分泌タンパク質と結合することを初めて明らかとした。
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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
本年度は、コレラ菌のIV型線毛の先端部に位置すると予想される線毛構成タンパク質（マイナーピリン）の結晶化を実施した。コレラ菌のマイナーピリンは三量体を形成する大型のタンパク質であり、結晶化と解析に多くの時間を費やすこととなったが、最終的にX線結晶構造解析法により、最高分解能2.4Åで立体構造の決定に成功した。さらに、等温滴定型熱量計を用いた相互作用解析により、マイナーピリンはコレラ菌が菌体外に産生する分泌タンパク質と結合することを明らかとし、解離定数、結合比等の情報を取得することにも成功した。これらの研究成果は、コレラ菌の腸管定着機構を解明するうえで極めて重要な知見を含んでいることから、全体としては順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、本年度に得られた結晶構造情報と相互作用情報に基づいて、マイナーピリンと分泌タンパク質の複合体の結晶化を試みる予定である。過去に構造決定に成功した腸管毒素原性大腸菌のマイナーピリンと分泌タンパクの複合体では、分泌タンパク質のN末端断片を結晶化に用いた。コレラ菌の分泌タンパク質においてもN末端領域がマイナーピリンとの結合に重要であると示唆される知見があることから、同様の手法で複合体の結晶化を目指す。
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| Causes of Carryover |
当初は、クローニングに必要なオリゴDNAの合成を計画していたが、実験計画の変更に伴い購入する必要が無くなったことから残金が生じた。
次年度では、別件のクローニングにオリゴDNAが必要となる予定のため、そちらに使用する予定である。
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Research Products
(8 results)
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[Presentation] 腸管系病原菌の定着を制御する分泌タンパク質の立体構造解析2019
Author(s)
吉田明弘, 河原一樹, 沖大也, 室賀優希, 井本裕佳, 大嶋恵子, 折田将輝, 深草俊輔, 飯田哲也, 吉田卓也, 大久保忠恭, 中村昇太
Organizer
第17回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム（ＰＰＦ２０１９）
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[Presentation] ウェルシュ菌由来ADPリボシル化毒素の酵素反応に重要なARTTループの構造多形2019
Author(s)
木本 成美, 河原 一樹, 上田 賢吾, 余野木 伸哉, 沖 大也, 松田 重輝, 児玉 年央, 飯田 哲也, 吉田 卓也, 大久保 忠恭, 中村 昇太
Organizer
第42回日本分子生物学会年会
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[Presentation] 腸管系病原菌の定着に関わる分泌タンパク質とIV型線毛の相互作用2019
Author(s)
吉田 明弘, 河原 一樹, 沖 大也, 室賀 優希, 井本 裕佳, 大嶋 恵子, 折田 将輝, 深草 俊輔, 松田 重輝, 児玉 年央, 飯 田 哲也, 吉田 卓也, 大久保 忠恭, 中村 昇太
Organizer
第42回日本分子生物学会年会
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[Presentation] Structural basis of a secreted protein recognition by type IVb pilus of enterotoxigenic Escherichia coli2019
Author(s)
Hiroya Oki, Kazuki Kawahara, Takahiro Maruno, Tomoya Imai, Yuki Muroga, Shunsuke Fukakusa, Takaki Iwashita, Yuji Kobayashi, Shigeaki Matsuda, Toshio Kodama, Tetsuya Iida, Takuya Yoshida, Tadayasu Ohkubo, and Shota Nakamura
Organizer
ASM Microbe2019
Int'l Joint Research
