2016 Fiscal Year Research-status Report
A 群連鎖球菌の劇症型感染症の責任遺伝子の同定と発症機構の解析
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26461512
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
井坂 雅徳 名古屋市立大学, 大学院医学研究科, 助教 (40336673)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷川 忠男 名古屋市立大学, 大学院医学研究科, 教授 (10314014)
前山 順一 国立感染症研究所, 血液・安全性研究部, 主任研究官 (40199641)
立野 一郎 名古屋市立大学, 大学院医学研究科, 講師 (50311642)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 二成分制御因子 / 転写因子 / A群連鎖球菌 / 人食いバクテリア / バイオフィルム / 環境因子 / 立体構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
劇症型溶血性A 群連鎖球菌による感染症は、発病後数十時間以内に急激な筋膜壊死をもたらせる。A 群連鎖球菌は、猩紅熱を発症することで知られているが、劇症型へ変異すると人食いバクテリアと称される感染症を引き起こし、変異する機構は未だ解明されていない。劇症型発症に関する研究を実施するにあたり、私たちがまず着目したのは、A 群連鎖球菌と同属のストレプトコッカス・ミュータンス菌が酪酸とバイオフィルムを産生し、虫歯の増悪因子となっているということである。A 群連鎖球菌も糖代謝で酸を産生することはわかっているが、この酸がもたらすさまざまな機序はまだ解明されていない。そこで私たちは、この酸が劇症化に関わっていると考え、細菌が外界からの酸を感受する部位である二成分制御因子の変異や欠損が原因の一助と推測し、A 群連鎖球菌の劇症型感染症の責任遺伝子の同定とその発症機構の解析を目的とした。今年度はA 群連鎖球菌の劇症化制御遺伝子群の解析の為、酸によるバイオフィルム産生を指標として、酸刺激後のプロモーター活性をホタルルシフェラーゼにより検討した。
その結果、外膜タンパク質Mタンパク遺伝子emmの制御因子mgaが、酸性状況下で活性が著明に上昇することが明らかとなった。この制御遺伝子のプロモーターが、培養中の酸に影響されて、昨年度より報告した二成分制御因子Spy1588に関与していることが解析された。環境中の酸でバイオフィルム産生と劇症型への方向性につながる一つの結果が得られた。また、酸刺激で従来の制御因子が活性化されるが、他のタンパク質のプロモーター活性をも上昇させていることが新たに解明できた。
今後の解析により、上記結果の一連の反応系に由来する調節因子と、酸刺激による劇症型発症機構が明らかにする。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成２８年度実施計画
１）A群連鎖球菌の劇症型遺伝子群の検討
劇症型A群レンサ球菌の酸感受によるバイオフィルム産生について今日まで解析を進め、この菌が保持する二成分制御因子Spy1622,Spy1588が酸受容機構を保持する結果を得た。Spy1622に関しては、A群レンサ球菌の酸感受によるバイオフィルム産生について今年度論文に報告した。
Spy1588は平成２８年度実施計画のリアルタイムPCRによる遺伝子発現確認とルシフェラーゼ活性を行った。その結果、１）mgaなどA群レンサ球菌ですでに報告されている制御因子が、酸に応答していることがルシフェラーゼ活性で確認できた。２）酸刺激で従来の制御因子が活性化される一方、他のタンパク質のプロモーター活性が上昇している。この二つの現象が明らかとなった。
これらの結果から、新たな制御因子が存在して劇症型を発症しているわけではなく、ある物理的条件により劇症型に変化すと推測された。A群レンサ球菌感染症の劇症型患者からの分離株は、健常人でも分離される。劇症型株のみで強毒素を発現した報告は無く、なぜ同一劇症型株に感染しているにもかかわらず劇症型が発症しない人が現れるか疑問であった。酸刺激により産生が促進されたバイオフィルムやタンパク質は質量分析機で分析され、リアルタイムPCRによっても酸刺激でmRNAの上昇を確認した。二成分制御因子と環境刺激によるタンパク質産生が、劇症型に大きく関係していると推測され、現在さらに調査を進めている。そこで酸を感受するSpy1588の精製を実施している。このタンパク質の酸との反応性を調査し、酸と反応した後に産生された下流領域遺伝子から転写されたタンパク質を、発現調節因子の発現レベルと共に調べます。酸刺激で産生されたタンパク質が、劇症型およびその表現系と関連性があるか否かを明らかにすべく、現在調査中です。
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| Strategy for Future Research Activity |
二成分制御因子は、細菌などの原核生物が持つ、外界からの刺激を感受する機構である。この二成分制御因子が外界刺激を受け取り、シグナル伝達によりその下流遺伝子群を調節する。外界刺激は、pH、浸透圧など様々報告されている。現在、下流遺伝子の発現についての報告が数多く出ているものの、二成分制御因子のセンサータンパク質が実際に何を感受して反応しているか？という本質を問う研究は少ない。
現在実施しているSpy1588タンパク質の精製およびその性質を確認することは、他では証明されていない本質を明らかにすることであり非常に有意義な結果を得ると考えられる。
下流遺伝子の発現調節調節の結果と、他のタンパク質プロモーター活性が上昇する結果より、劇症型発症機構の新たな展開が期待されると推測している。
そこで、１）Spy1588タンパク質の酸の受容と自己リン酸化の証明、２）酸刺激後に発現した新規タンパク質の機能と劇症型との関連性を解析する。
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| Causes of Carryover |
英語論文構成費用を計上していましたが現在出筆中のため、構成に出しておらず使用できませんでした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現在出筆している論文について、構成費用、論文投稿費用に使用いたします。
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