2022 Fiscal Year Research-status Report
Functions of the fibronectin-binding proteins and pili from Clostridium perfringens
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20K07503
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
片山 誠一 岡山理科大学, 理学部, 教授 (70169473)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松永 望 岡山理科大学, 理学部, 講師 (30780142)
櫃本 泰雄 岡山理科大学, 理学部, 教授 (90136333)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | Clostridium perfringes / fibronectin (Fn) / Fn-binding protein / autolysin / GAPDH / pili |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラム陽性有芽胞細菌のウェルシュ菌(Clostridium perfringens)は、ヒトのフィブロネクチン（Fn)に結合する。この作用の原因となるフィブロネクチン結合タンパク質として幾つかの候補が存在する。その中で、ウェルシュ菌の自己溶解酵素Autolysin（Acp）がFn結合活性を持ち、かつその欠失株(C. perfringens 13 acp::erm株）のFn結合活性が低下すること、acp遺伝子を相補した株でFn結合活性が回復することを明確に示した。これらの知見をまとめ論文投稿（submitted）を行なった。Autolysinは初めてのウェルシュ菌のFn結合に関わるフィブロネクチン結合タンパク質である。他の候補として、glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase（GAPDH）が存在する。今まで、このタンパク質は解糖系の酵素と知られていたが、Fnとプラスミノーゲンを結合する能力があることがわかっている。しかしながら、本当にウェルシュ菌のFn結合に関与しているかどうかは明確ではない。GAPDHの機能を明確にするため、キシロース誘導型プロモーターをgapC遺伝子のプロモーター上流に挿入しようとしたが、この試みは失敗に終わってしまった。他のフィブロネクチン結合タンパク質（Fbp)の候補として、FbpCとFbpDが存在する。このうちFbpDは、ウェルシュ菌のFn結合に関わらないこと、ペプチドグリカン分解活性を持つことが明らかになった。ウェルシュ菌には、グラム陽性菌に見られる線毛が存在している。エンテロトキシン産生ウェルシュ菌SM101株における線毛(pili)の機能を調べるために、この線毛形成に関与している遺伝子CppA, CppBを欠失することを試みた。これらの欠失候補株が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase（GAPDH）をコードするgapC遺伝子の欠失やその遺伝子発現を変化させるためのキシロース誘導型プロモーターの遺伝子上流への挿入ができなかったことと線毛の機能を調べるための線毛遺伝子CppA, CppB遺伝子の欠失に時間が大幅にかかってしまったことなどによる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ウェルシュ菌のglyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase（GAPDH）は、Fn結合活性を有することが明らかになっている。この酵素が、ウェルシュ菌のFn結合に関わるフィブロネクチン結合タンパク質に関わるのかどうか、明らかにしたいと考えている。具体的には、Fn結合活性が低下するautolysin欠失株(C. perfringens 13 acp::erm株）がウェルシュ菌へのGAPDH結合活性も低下するという結果が示されている。どうも、AutolysinがGAPDHと相互作用していると考えられる。これを明確に示していきたい。また、autolysinは、120 kDaの分子量を持っているが、95 kDaに切断されることがわかっている。この切断に関わる酵素を同定すること。95 kDaのウェルシュ菌における意味を明確にしていきたいと考えている。さらに、AutolysinとGAPDHが相互作用することを示すため細菌菌体上の局在を示したいと考えている。
FbpDについては、ペプチドグリカン分解活性を持つことが明らかになったので、その切断部位を質量分析などの方法を用いて明らかにしていきたいと考えている。また、機能が明確になれば、fbpD遺伝子オペロンの構造なども示していきたい。
ウェルシュ菌の線毛の研究では、エンテロトキシン産生ウェルシュ菌SM101株における線毛(pili)の機能を調べるために、この線毛形成に関与している遺伝子CppA, CppBを欠失することが成功したようなので、これらの相補株を作製して、線毛の形状や機能を明らかにしていきたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
2023年9月にカナダで行われる国際学会に出張する予定である。今までの科学研究費を用いた研究を発表する予定である。これに50万円近くの出費が予定されている。この費用は、この助成金により賄う予定にしている。
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