化膿レンサ球菌感染症の劇症化機構解明と新規ワクチン抗原の探索

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K18474
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 広瀬 雄二郎 大阪大学, 大学院歯学研究科, 助教 (90788407)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 化膿レンサ球菌 / 病原性 / アルギニン代謝 / M87型株 / M タンパク質

Outline of Annual Research Achievements

化膿レンサ球菌は致死性の高い劇症型レンサ球菌感染症を引き起こす。本疾患において、化膿レンサ球菌の侵入は、半数以上が皮膚や咽頭などの軟部組織感染症より生じると言われている。
皮膚表面は糖質が少ないため、化膿レンサ球菌の生存に適した環境ではない。その一方で、化膿レンサ球菌は糖質が少ない培養環境で、アミノ酸代謝の中でも特にアルギニン代謝を更新させることが報告されてきたが、アルギニン代謝と病原性の関連性は不明な点が多く残されていた。そこで、合成培地を作製し、化膿レンサ球菌のアルギニン代謝が菌の遺伝子発現および病原性に与える影響を検討した。その結果、糖質を利用できない環境で、化膿レンサ球菌がアルギニンを代謝して溶血毒素などの発現を上昇させ、病原性を発揮することが明らかとなった。次に、マウスの皮膚表面感染モデルを用いてアルギニン代謝が菌の病原性に果たす役割を検討した。その結果、角層細胞を構成する主要なタンパク質であるフィラグリンの分解産物であるアルギニンを利用して、菌が皮膚病変を形成していることが示された。
化膿レンサ球菌は菌体表層に豊富に存在するM タンパク質の配列の多様性に応じて、200種類以上の型に分類される。M1型株のMタンパク質は宿主細胞への接着や免疫回避に寄与することが報告されている。しかし、近年、分離頻度が上昇しているM87型株におけるMタンパク質 (以下M87タンパク質 )の性質は不明である。そこで、M87タンパク質欠失株を作成し、病原性への関与を検討した。その結果、M87タンパク質が好中球および全血による殺菌活性に対する抵抗性に寄与すること、及びマクロファージからの成熟型IL-1βの放出を促進することを明らかにした。

Research Products

• [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学サンディエゴ校 医学部(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: カリフォルニア大学サンディエゴ校 医学部
• [Journal Article] Pneumococcal BgaA promotes host organ bleeding and coagulation in a mouse sepsis model.? (2022)
  • Author(s): Takemura M, Yamaguchi M, Kobayashi M, Sumitomo T, Hirose Y, Okuzaki D, Ono M, Motooka D, Goto K, Nakata M, Uzawa N, Kawabata S.
  • Journal Title: FRONTIERS IN CELLULAR AND INFECTION MICROBIOLOGY Volume: 12 Pages: 844000
  • DOI: 10.3389/fcimb.2022.844000
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Contribution of?Streptococcus pyogenes?M87 protein to innate immune resistance and virulence.? (2022)
  • Author(s): Hirose Y, Kolesinski P, Hiraoka M, Uchiyama S, Zurich R.H, Kumaraswamy M, Bjanes E, Ghosh P, Kawabata S, Nizet V.
  • Journal Title: MICROBIAL PATHOGENESIS Volume: 169 Pages: 105636
  • DOI: 10.1016/j.micpath.2022.105636
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] An M protein coiled coil unfurls and exposes its hydrophobic core to capture LL-37 (2022)
  • Author(s): Kolesinski P, Wang KC, Hirose Y, Nizet V, Ghosh P.
  • Journal Title: eLife Volume: 11 Pages: e77989
  • DOI: 10.7554/eLife.77989
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Biological Evaluation of the Effect of Root Canal Sealers Using a Rat Model. (2022)
  • Author(s): Okamoto M, Matsumoto S, Moriyama K, Huang H, Watanabe M, Miura J. Sugiyama K, Hirose Y, Manabu M, Kuriki N, Leprince JG, Takahashi Y, Kawabata S, Hayashi M.
  • Journal Title: Pharmaceutics Volume: 14 Pages: 2038
  • DOI: 10.3390/pharmaceutics14102038
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Streptococcus pyogenesのモジュロン情報は溶血活性を変化させる炭素源を明らかにする (2023)
  • Author(s): 広瀬 雄二郎， Victor Nizet， Bernhard O. Palsson， 川端 重忠.
  • Organizer: 第96回 日本細菌学会総会
• [Presentation] 侵襲性に関与するemm89型化膿レンサ球菌の因子の探索と分子生物学的解析 (2023)
  • Author(s): 大野 誠之，山口 雅也，元岡 大祐，広瀬 雄二郎，東 孝太郎，秋山 徹，住友 倫子，池辺 忠義，奥野 ルミ，川端 重忠.
  • Organizer: 第96回 日本細菌学会総会
• [Presentation] Elucidation of iModulons in Streptococcus pyogenes reveals carbon sources that change its hemolytic activity (2023)
  • Author(s): 広瀬 雄二郎, Victor Nizet , Bernhard O. Palsson, 川端 重忠.
  • Organizer: International Symposium for Future Mucosal Vaccines
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ゲノムワイド関連解析を用いたemm89型化膿レンサ球菌による侵襲性感染症の発症因子の探索 (2022)
  • Author(s): 大野 誠之， 山口 雅也， 広瀬 雄二郎， 東 孝太郎， 秋山 徹， 住友 倫子， 池辺 忠義， 山口 貴弘， 河原 隆二， 奥野 ルミ， 大塚 仁， 松本 裕子， 賀澤 優， 中_ 典子， 中川 力， 川端 重忠.
  • Organizer: 第14回学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点シンポジウム
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 交互積層細胞コーティング法を用いた三次元肺組織モデルの構築と感染モデルへの応用 (2022)
  • Author(s): 赤松 由佳子， 住友倫子， 高原悠樹， 広瀬雄二郎， 山口雅也， 中田匡宣， 秋山茂久， 明石満， 川端重忠.
  • Organizer: 第75回 日本細菌学会関西支部総会