ウエルシュ菌α毒素の新規受容体探索：ガングリオシドとの関係

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24590542
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 小田 真隆 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (00412403)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: ウエルシュ菌 / α毒素 / GM1a / TrkA受容体 / ホスホリパーゼC / ジアシルグリセロール

Outline of Annual Research Achievements

平成24～25年度までに、ウエルシュ菌α毒素の受容体がガングリオシドであるGM1aとチロシンキナーゼ関連受容体であるTrkAの複合体であること、さらに、α毒素の84位トリプトファン残基と85位チロシン残基がGM1aのシアル酸部位と相互作用していることを明らかにしてきた。そこで、平成26年度は、ヒト肺胞上皮細胞であるA549細胞膜上のGM1aに結合したα毒素がどのようにTrkA受容体を活性化し、IL-8産生を惹起しているのか検討した。細胞膜の動的変化を解析するため、ジアシルグリセロールを特異的に補足するタンパクをコードしたプラスミド（EYFP-C1AB）や蛍光ラベルされたホスファチジルコリン（BODIPY-PC）を用い解析した結果、α毒素処理細胞膜内でジアシルグリセロールが特にラフト上に集積し、さらにGM1aやTrkA受容体も集積していることが判明した。また、この現象は、酵素活性欠損変異体（H148G）では認められなかったことから、α毒素自身の酵素活性によりホスファチジルコリンがジアシルグリセロールに分解され、その疎水性分子間力によりジアシルグリセロールが集合したものと考えられた。加えて、H148G処理では、TrkA受容体の活性化が引き起こされなかったことから、α毒素によるTrkA受容体の活性化は、細胞膜ラフト上における集積と密接に関連していることが示唆された。
一方、α毒素は、自身の酵素活性によりホスファチジルコリンを分解すると同時に内因性ホスホリパーゼCの活性化を引き起こすと約20年前より提唱されていたが、その詳細は不明のままであった。そこで、種々の内因性ホスホリパーゼCに対する抗体（リン酸化体検出用）や阻害剤、そしてsiRNAを用いて解析した。その結果、α毒素処理A549細胞のTrkA受容体が活性化後、そのアダプタータンパク質であるホスホリパーゼC-γ1が活性化され、リン脂質の分解が加速していることが判明した。

Research Products

• [Journal Article] Clostridium perfringens alpha-toxin induces GM1a clustering and TrkA phosphorylation in the host cell membrane. (2015)
  • Author(s): Takagishi, T., Oda, M., Kabura, M., Kurosawa, M., Tominaga, K., Urano, S., Ueda, Y.,Kobayashi, K., Kobayashi, T., Sakurai, J., Terao, Y., and Nagahama, M.
  • Journal Title: PLoS one Volume: 10 Pages: e0120497
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0120497
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Recent insights into Clostridium perfringens beta-toxin. (2015)
  • Author(s): Nagahama, M., Ochi, S., Oda, M., Miyamoto, K., Takehara, M., and Kobayashi, K.
  • Journal Title: Toxins Volume: 7 Pages: 396-406
  • DOI: 10.3390/toxins7020396.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tetranorsesquiterpenoids and Santalane-type Sesquiterpenoids from Illicium lanceolatum and Their Antimicrobial Activity against the Oral Pathogen Porphyromonas gingivalis. (2015)
  • Author(s): Kubo, M., Nishikawa, Y., Harada, K., Oda, M., Huang, JM., Domon, H., Terao, Y., and Fukuyama, Y.
  • Journal Title: J. Nat. Prod. Volume: in press Pages: in press
  • DOI: in press
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Identification of the replication region in pBCNF5603, a bacteriocin-encoding plasmid, in the enterotoxigenicClostridium perfringens strain F5603. (2015)
  • Author(s): Miyamoto, K., Seike, S., Takagishi, T., Okui, K., Oda, M., Takehara, M., Nagahama, M.
  • Journal Title: BMC Microbiology Volume: in press Pages: in press
  • DOI: in press
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Vizantin inhibits endotoxin-mediated immune responses via the Toll-like receptor 4/MD-2 complex. (2014)
  • Author(s): Oda, M., Yamamoto, H., Shibutani, M., Nakano, M., Yabiku, K., Tarui, T., Kameyama, N., Shirakawa, D., Obayashi, S., Watanabe, N., Nakase, H., Suenaga, M., Matsunaga, Y., Nagahama, M., Takahashi, H., Imagawa, H., Kurosawa, M., Terao, Y., Nishizawa, M., and Sakurai, J.
  • Journal Title: Journal of Immunology Volume: 193 Pages: 4507-4514
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1401796
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Streptococcus pyogenes CAMP factorのRAW264.7細胞に対する病原性解析 (2015)
  • Author(s): 黒澤美絵，小田真隆，土門久哲，寺尾豊
  • Organizer: 第88回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 長良川国際会議場
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] ウエルシュ菌ε毒素のオリゴマー形成におけるセラミドの役割 (2015)
  • Author(s): 高松輝美，高岸照久，小田真隆，小林敬子，竹原正也，永浜政博
  • Organizer: 第88回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 長良川国際会議場
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] ウエルシュ菌α毒素の脂質クラスター形成に対する内因性PLC-γ1の役割 (2015)
  • Author(s): 高岸照久，小田真隆，竹原正也，小林敬子，永浜政博
  • Organizer: 第88回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 長良川国際会議場
  • Year and Date: 2015-03-25 – 2015-03-28
• [Presentation] Streptococcus mutansバイオフィルムに対する植物由来抽出物の検索 (2014)
  • Author(s): 坂上雄樹，土門久哲，小田真隆，興地隆史，寺尾豊
  • Organizer: 第51回日本細菌学会中部支部総会
  • Place of Presentation: 北陸大学薬学部
  • Year and Date: 2014-10-17 – 2014-10-18
• [Presentation] Streptococcous pyogenes CAMP factorの免疫担当細胞に対する病原性解析 (2014)
  • Author(s): 黒澤美絵，小田真隆，土門久哲，寺尾 豊
  • Organizer: 第51回日本細菌学会中部支部総会
  • Place of Presentation: 北陸大学薬学部
  • Year and Date: 2014-10-17 – 2014-10-18
• [Presentation] 多機能性糖脂質の自然免疫活性化メカニズムの解明 (2014)
  • Author(s): 小田真隆，山本博文，黒澤美絵，土門久哲，寺尾 豊
  • Organizer: 第51回日本細菌学会中部支部総会
  • Place of Presentation: 北陸大学薬学部
  • Year and Date: 2014-10-17 – 2014-10-18
• [Presentation] 慢性炎症性疾患におけるT L R シグナル抑制因子の解析 (2014)
  • Author(s): 土門久哲，坂上雄樹，小田真隆，寺尾豊
  • Organizer: 第51回日本細菌学会中部支部総会
  • Place of Presentation: 北陸大学薬学部
  • Year and Date: 2014-10-17 – 2014-10-18
• [Presentation] A群レンサ球菌CAMPファクターのマクロファージに対する病原性解析 (2014)
  • Author(s): 小田真隆，黒澤美絵，土門久哲，寺尾豊
  • Organizer: 第56回歯科基礎医学会学術大会・総会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] 歯周炎におけるTLR シグナル抑制因子の解析 (2014)
  • Author(s): 土門久哲，小田真隆，寺尾豊
  • Organizer: 第56回歯科基礎医学会学術大会・総会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] 合成糖脂質のStreptococcus mutansバイオフィルムに対する作用 (2014)
  • Author(s): 黒澤美絵，小田真隆，土門久哲，寺尾豊
  • Organizer: 第56回歯科基礎医学会学術大会・総会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] Streptococcus mutansに対する植物由来抽出物の殺菌ならびに抗バイオフィルム効果の検討 (2014)
  • Author(s): 坂上雄樹，土門久哲，小田真隆，興地隆史，寺尾豊
  • Organizer: 第56回歯科基礎医学会学術大会・総会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Book] Molecular Medical Microbiology-Second edition (2014)
  • Author(s): Nagahama M, Oda M, Tsuge H., Kobayashi K.: Enteric toxins of Clostridium perfringens
  • Total Pages: 2216
  • Publisher: Elsevier