赤痢菌エフェクターの複合体構造解析による感染機構の解析

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24370049
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: 水島 恒裕 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 教授 (90362269)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 蛋白質 / 細菌 / エフェクター / X線結晶構造解析 / 赤痢菌 / ユビキチン経路

Outline of Annual Research Achievements

赤痢菌は粘膜上皮細胞を介して感染・定着し炎症性下痢を引き起こす病原体である。赤痢菌の感染はエフェクターと呼ばれる病原因子が宿主細胞に分泌されることで成立する。赤痢菌ではこれまでに48種類のエフェクターが報告されており、それらは免疫系や細胞接着に関連する宿主内タンパク質を標的として働いている。エフェクタータンパク質OspIはUbc13を脱アミド化することでTRAF6により制御される防御機構を阻害することを、これまでの研究より明らかにしてきた。しかし、これまでに解析を行った野生型OspIの結晶構造は不活性型構造であったことから、触媒活性機構の理解を目指し、活性部位のSer変異体(OspI C62S)のX線結晶構造解析を行い、2.2Åで立体構造を決定した。それによりOspIはシステインプロテアーゼと同様の触媒構造をとることを示した。また、Ubc13の脱アミド化によりTRAF6の活性化はどのように阻害されているかを理解するため、脱アミド化状態のUbc13のX線結晶構造解析を行い、2.65Å分解能で立体構造を決定した。
IpaHファミリーは赤痢菌に10種類存在するユビキチンリガーゼ活性を有するエフェクターである。IpaHファミリーの一つIpaH9.8は宿主細胞の炎症性サイトカイン遺伝子の発現に必要な転写因子NF-κBの活性化に関わるNEMO(NF-kappa-B essential modulator)をユビキチン化修飾し、分解へと導く。IpaH9.8による基質認識機構の理解を目指し、IpaH9.8の基質認識ドメインの結晶化を行い、2.0Å分解能の回折データを収集した。また、全長のIpaH1880の結晶化を行った。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Bacterial Effectors and Their Functions in the Ubiquitin-Proteasome System: Insight from the Modes of Substrate Recognition. (2014)
  • Author(s): Kim, M., Otsubo, R., Morikawa, H., Nishide, A., Takagi, K., Sasakawa, C., Mizushima, T.
  • Journal Title: Cells Volume: 3 Pages: 848-864
  • DOI: doi: 10.3390/cells3030848.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Structural Basis for the Recognition of Ubc13 by the Shigella flexneri Effector OspI (2015)
  • Author(s): Nishide, A., Kim, M., Takagi, K., Himeno, A., Sanada, T., Sasakawa, C., Mizushima, T.
  • Organizer: The Annual Evaluation Conference of the Leading Program, University of Hyogo
  • Place of Presentation: 先端科学技術支援センター (兵庫・赤穂郡上郡町)
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-17
• [Presentation] Structure and substrate recognition mechanism of IpaH9.8 LRR (2014)
  • Author(s): Takagi, K., Nishide, A., Mizushima, T.
  • Organizer: Symposium for young ubiquitin researchers in Japan “New Era in the Ubiquitin Research
  • Place of Presentation: 国際高等研究所（京都・木津川市）
  • Year and Date: 2014-11-11 – 2014-11-12
• [Presentation] Structural Basis for the Recognition of Ubc13 by the Shigella flexneri Effector OspI (2014)
  • Author(s): Nishide, A., Kim, M., Takagi, K., Himeno, A., Sanada, T., Sasakawa, C., Mizushima, T.
  • Organizer: Symposium for young ubiquitin researchers in Japan “New Era in the Ubiquitin Research
  • Place of Presentation: 国際高等研究所（京都・木津川市）
  • Year and Date: 2014-11-11 – 2014-11-12
• [Presentation] 赤痢菌エフェクターIpaH9.8基質認識ドメインのＸ線結晶構造解析 (2014)
  • Author(s): 高木賢治、水島恒裕
  • Organizer: 日本結晶学会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京)
  • Year and Date: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [Presentation] Structural analyses of bacterial effectors and their mechanisms of infection in the ubiquitin-proteasome system (2014)
  • Author(s): Mizushima T.
  • Organizer: 2nd International Picobiology Institute Symposium Development & Destruction
  • Place of Presentation: 先端科学技術支援センター (兵庫・赤穂郡上郡町)
  • Year and Date: 2014-10-09 – 2014-10-10
  • Invited
• [Presentation] 赤痢菌エフェクターOspIの結晶構造解析による感染機構の解明 (2014)
  • Author(s): 西出旭、水島恒裕
  • Organizer: 兵庫県立大学 知の交流シンポジウム
  • Place of Presentation: 姫路商工会議所 (兵庫・姫路市)
  • Year and Date: 2014-09-24