機能未同定転写調節因子の網羅的解析によるA群レンサ球菌毒素蛋白質発現機構の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K07007
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 長谷川 忠男 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (10314014)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 立野 一郎 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 講師 (50311642)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: A群レンサ球菌 / 毒素蛋白質 / 発現制御 / 蛋白質分解酵素 / DNA分解酵素

Outline of Annual Research Achievements

A群レンサ球菌は、古くから咽頭炎などの原因菌として知られていたが、1990年前後より再興感染症としての劇症型感染症の起因菌（人喰いバクテリア）となることが報告された。病原性発揮には毒素蛋白質の質的、量的変化が重要な役割を果たしているが、発現制御については未知の部分が多い。今回の研究ではゲノム情報から数多く推定される機能未知の転写調節を司ると考えられる因子の機能を明らかにすることにより、未知の発現制御の解明に取り組んでいる。
1.転写調節遺伝子ノックアウト株の樹立ー劇症型感染症患者由来株である10-85のゲノム情報から転写因子と推定されているもの、仮想蛋白質とされているものでより詳細な検討で転写調節に関与することが考えられる遺伝子をすべてpick upした。それらの遺伝子の網羅的なノックアウト株の樹立を試み、約40種類のノックアウト株を樹立した。
2.蛋白質分解酵素活性の解析ー樹立したノックアウト株について産生する培養上清中のSpeB蛋白質分解酵素をSDS-PAGEにより解析した。またスキムミルク含有BHI培地で培養することにより蛋白質分解酵素活性を検討した。これらの解析により6遺伝子がSpeBの発現の減弱に関与した。そのうち4種はスキムミルク培地においても活性が減弱したが、2種は変化が認められなかった。
3.DNA分解酵素活性の解析ーDNA培地を用いてDNA分解酵素活性を検討した。2種のノックアウト株において活性の減弱を認めた。これらはそれぞれCtsR familyとGntR familyに属すストレス応答転写調節因子であった。またこれらの2種は先に述べたSpeB発現の減少にも関与し、種々の毒素蛋白質発現に関与する重要な発現調節因子であることが示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

現時点ではすべての転写に関与すると考えられる遺伝子のノックアウト株の樹立には至っていないが、これまで樹立した株においても新たな知見が得られつつある。

Strategy for Future Research Activity

現在までに樹立したノックアウト株において、他の毒素蛋白質（例としてNAD分解酵素活性）の発現検討や、薬剤感受性における関与を検討する。
蛋白質分解酵素活性やDNA分解酵素活性の変化が認められたものに関してはゲノム上でそれらをコードすると考えられる遺伝子が判明しているものについて、それらのmRNAレベルでの発現を検討していく。
さらにまだ樹立に成功していない遺伝子に関してもノックアウト株の樹立を継続して続行していく。

Causes of Carryover

初年度の研究では主にノックアウト株の樹立が大きい部分を占めた。この実験については既存の試薬等を用いることができたため、経費が予想より少なくなった。今年度はノックアウト株の機能的解析が中心となることが見込まれ、これらに経費を使用する予定である。