2020 Fiscal Year Annual Research Report
病原細菌エフェクターによるNF-κB経路を標的とした感染機構の解析
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20H03198
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
水島 恒裕 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 教授 (90362269)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷 一寿 三重大学, 医学系研究科, 産学官連携講座教授 (20541204)
Kim Minsoo 京都大学, 医学研究科, 准教授 (50466835)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 蛋白質 / エフェクター / 構造解析 / ユビキチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
病原細菌はエフェクターと呼ばれる病原性タンパク質を宿主細胞に分泌し、宿主の防御応答を妨げることにより感染する。病原細菌は多数のエフェクターにより、宿主の炎症応答・細胞接着・オートファジー等の防御経路等、さまざまな防御応答の経路を阻害している。本研究では防御応答の中心的な役割を担う転写因子NF-κB経路を阻害するエフェクターを中心に、病原細菌が感染可能な環境を作り上げる分子機構の解明を目指して研究を行った。
IpaH1.4とIpaH2.5はNF-κB経路の活性化に必須なLUBAC複合体(HOIL-1L, HOIP, SHARPINから構成)を標的とするエフェクターであるが、IpaH1.4/IpaH2.5によるLUBAC複合体の認識機構は明らかにされていない。そこで、結晶構造解析により立体構造が決定済みであったIpaH1.4とIpaH2.5の基質認識部位の構造をもとに認識に関わる部位を推定し、部位特異的変異体を用いてLUBACのサブユニットであるHOIL-1L、HOIP、SHARPINに対する相互作用を解析し、HOIL-1LおよびHOIPの認識に重要な部位を特定した。
エフェクターの一つであるCifは多くの病原細菌に存在し、NEDD8のGln40を脱アミド化修飾することによりGlu40に変換し、宿主の細胞周期の進行を妨げている。これまでに報告された結晶構造から、基質認識にはCifファミリーに高く保存されたGXG配列が関係していると考えられたことから、一般的なCifファミリーとは異なる特徴をもったLegionella由来のCifの構造解析を目指し、発現系の構築、精製、結晶化を行い、結晶化に成功した。また、病原性酵母であるカンジダ酵母のイソクエン酸リアーゼの結晶化を行った。
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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
新型コロナウイルスにより所属機関の立ち入り制限、共同利用研究施設の使用制限、学会の開催の延期等があり、研究が計画通りに実施できなかったため、研究費繰り越しにより、研究期間を延長した。その結果、研究計画 項目の「IpaH1.4/2.5の基質認識および反応機構の解析」においてIpaH1.4とIpaH2.5の立体構造に基づいた分子表面の解析や類似したタンパク質との構造比較から推定したLUBAC認識部位の変異体を用い、それぞれのサブユニットに対して相互作用に影響を与えるアミノ酸残基を特定した。また、研究計画 項目の「脱アミド化活性を持つエフェクターによるNF-κB活性化経路阻害機構の解析」では脱アミド化活性をもつエフェクターの一つCifにおいて、Legionella由来のCifが基質認識に関わると考えられる部位が、一般的なCifのものとは異なっていることを見出し、その発現系の作製、精製、結晶化を行った。
これらのことから、本課題は研究期間の延長によりおおむね予定通りの進捗状況であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画であげた「IpaH1.4/2.5の基質認識および反応機構の解析」において、IpaH1.4によるLUBAC複合体認識機構の解析は順調に進行しており、精製したタンパク質を用いた相互作用解析から、結合に関与するアミノ酸残基を特定した。今後はこれらのIpaH1.4のアミノ酸残基が基質であるLUBACに対するユビキチン化に与える影響を解析すると共に、LUBACを構成する3つのサブユニット(HOIL-1L,HOIP,SHARPIN)中のどのサブユニットとの結合に関与しているかを解析する。さらに、研究分担者との共同研究により、細胞内においてNF-κB経路の活性化に与える影響を解析する計画である。
研究計画「脱アミド化活性を持つエフェクターによるNF-κB活性化経路阻害機構の解析」ではユビキチンやNEDD8に対する脱アミド化活性を持ったLegionella由来のCifの構造解析を目指し、発現系の構築、精製、結晶化を行い、結晶化に成功した。今後はLegionella由来のCifの結晶化および結晶化条件の検討を進め、SPring-8放射光を用いたX線回折データ収集、構造解析を行う計画であり、放射光実験の課題は採択済みである。
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Research Products
(1 results)
