2017 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis for structure and DNA/RNA binding activity of the bacterial cytoskeletal protein RodZ
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26440014
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| Research Institution | National Institute of Infectious Diseases |
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Principal Investigator |
三戸部 治郎 国立感染症研究所, 細菌第一部, 主任研究官 (40333364)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳原 格 地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪母子医療センター(研究所), 免疫部門, 部長 (60314415)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 細胞骨格蛋白 / RNA結合蛋白 / 転写後調節 / 局在 / 赤痢菌 / ワクチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
赤痢菌の３型分泌装置の発現を指標に同定したRNA結合蛋白YfgAは、桿菌の桿状構造を構成する“細菌の細胞骨格蛋白”の一つのRodZと同一の蛋白として報告されている。本研究はRNA結合能と構造解析を進めると共に、DNA結合能を調べることで、これまで報告されていないRodZの機能を明らかにすることを当初の目的とした。一方、データの集積が進んだRodZの多量体形成能に関する論文投稿に際し、RNA結合能を介した転写後調節が、１つの遺伝子でしか示されていないという指摘があり、他のRodZが調節に関与する遺伝子を見出す必要が生じた。論理の正当性を担保させるためにも、この問いに答えることは不可欠であり、DNA結合能の解析に移行する前に、発現にRodZが関与する遺伝子群の検索を行った。
マイクロアレイ解析で網羅的に得られた遺伝子群では、RodZ の関与が証明できなかったが、表現型の検索から過酸化水素の反応性が増加することを見出し、カタラーゼ遺伝子群の転写を制御するRpoSの発現が翻訳レベルで増加していることを見いだした。この遺伝子は転写開始点から翻訳開始位置まで長い非翻訳領域をもち、転写後調節で制御されることが報告されている。rpoSとlacZを転写融合させたレポーターは、野生型とrodZ欠損株で発現レベルが同じであったが、翻訳融合させたレポーターはrodZ欠損株で約3倍に発現が増大することが示された。さらに転写後調節で制御される既知の蛋白に関して検索を行い、同様の挙動を示す遺伝子を同定した。細菌のファンダメンタルなシグマ因子の発現にrodZが関与しているとなると、その転写後調節機構の普遍性は十分に高いものと考えられた。
また、関連して３型分泌装置の発現に必須な別のRNA結合蛋白Hfqの欠損株が、血清型を超えた効果を持つ、全く新しい概念のワクチンとして有用であることを報告した。
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| Remarks |
これまで、多数の血清型で構成される赤痢菌群に共通に効果を示すワクチンは実用化されていない。赤痢菌の病原性メカニズムの研究から、赤痢菌群に共通する病原因子の３型分泌装置の発現が増える一方で宿主から排除されやすい変異体を同定した。モルモットを用いた複数の実験系で、現在の流行株であるソンネ菌と、志賀毒素遺伝子をもつ志賀菌に対して、低い副反応で血清型の壁を超えた防御効果を示すことを明らかにした。
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