Ion transport network in oral pathogenic bacteria

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K06546
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
• Research Institution: Iwate Medical University
• Principal Investigator: Sekiya Mizuki 岩手医科大学, 薬学部, 准教授 (70509033)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: F-ATPase / A-ATPase / プロトンポンプ / S. anginosus / S. mutans / P. gingivitis / 虫歯 / 歯周病

Outline of Final Research Achievements

Oral pathogens, including S. mutans and S. anginosus, are responsible for dental caries and periodontal disease. Chronic oral infection with these microorganisms is also associated with systemic diseases. In this study, we focused on oral bacterial F- and A-type proton pumping ATPases. We generated mutant S. anginosus and S. mutans expressing no or lower levels of F-type ATPase. The mutant cells exhibited a significantly lower growth rate and survival under acidic conditions. In addition, A-type ATPase deficient S. anginosus showed lower growth rate under alkaline or high salt conditions. These results suggest that proton pumping ATPases in oral pathogenic bacteria play roles in responses to acid, alkaline and high salt stresses.

Free Research Field

生物化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究課題の成果により、口腔内病原細菌であるS. mutans、S. anginosusの耐酸性、耐塩基性、耐塩性のようなストレス応答にプロトン輸送ATPaseが重要であることが示唆された。同酵素は、他の多くの細菌ではATP合成酵素としてはたらいており、増殖に重要であるが必須ではない。したがって、プロトン輸送ATPaseを阻害する化合物は、口腔内の常在細菌叢を破綻させることなく、病原細菌の増殖を選択的に抑制できる可能性がある。また、A型ATPaseは哺乳類には存在しない酵素であり、特異的な阻害剤は口腔内病原細菌に対して選択毒性を示すことが期待できる。