歯周病細菌病原性プロテアーゼによる宿主細胞応答抑制機序とその意義

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26861573
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 中山 真彰 岡山大学, 医歯(薬)学総合研究科, 助教 (10579105)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 歯周病原細菌 / 病原因子 / ジンジパイン / 細胞内シグナル伝達 / PI3K/Akt

Outline of Annual Research Achievements

研究の目的は、Porphyromonas gingivalisの産生するシステインプロテアーゼ「ジンジパイン」の宿主細胞に対する新規作用を調べ、歯周病病態形成における役割を明らかにすることである。申請者は、ジンジパインによる宿主上皮細胞のPI3K/Akt経路のシグナル伝達抑制を見出し、これまでに知られていないジンジパインの新規作用に注目して研究を行ってきた。研究の実施計画では、ジンジパインの歯肉上皮細胞への作用機序の解析をおこない、歯周病態形成におけるジンジパインの役割を明確にすることを目指した。ジンジパインは、細胞内への菌の侵入やジンジパインの細胞内からの作用ではなく、細胞膜タンパク質の切断により、PI3Kの阻害を引き起こしていることを明らかにした。PI3Kの抑制は、PDK1の細胞膜への移行を阻害し、Aktの抑制へと繋がっており、さらにはAkt下流因子であるグルコース代謝関連タンパク質GSK3やタンパク質合成・オートファジー関連タンパク質mTOR、およびBcl-2ファミリータンパク質Badへのリン酸化活性への影響を示した。GSK3とBadは、リン酸化レベルの減少によるそれぞれのキナーゼ活性の増加を示す。mTORにおいては、リン酸化レベルの減少による活性低下を示す。以上のことから、PI3K/Aktが制御するタンパク質群の撹乱が起こっていることが示唆された。今後の課題は、それらの機能への影響を解析すること、またPI3K/Aktの活性抑制に繋がる膜タンパク質の同定であると考えている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ジンジパインによるPI3K/Aktの抑制を明らかにしたが、それらの活性抑制に繋がる膜タンパク質の同定が未解決であり、その解析方法の改善策にやや時間がかかっているため。

Strategy for Future Research Activity

ジンジパインによるPI3K/Aktの抑制を明らかにした。従って、研究の方向性として、PI3K/Aktが制御するタンパク質群の生理的機能・役割を解析すること。またPI3K/Aktの活性抑制に繋がる膜タンパク質の同定を行なうこと。

Causes of Carryover

平成27年度に予定していた宿主細胞内シグナル伝達の分子解析が良好であったため、計画を変更しプロテオーム解析法による歯周病原細菌産生酵素ジンジパインの標的膜タンパク質の解析を行なうこととしたが、想定以上に時間を費やし、未使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

使用計画として、標的膜タンパク質の同定および解析を行ない、成果発表を行なうために必要な経費として使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Involvement of an Skp-like protein, PGN_0300, in the type IX secretion system of Porphyromonas gingivalis. (2015)
  • Author(s): Taguchi Y, Sato K, Yukitake H, Inoue T, Nakayama M, Naito M, Kondo Y, Kano K, Hoshino T, Nakayama K, Takashiba S and Ohara N.
  • Journal Title: Infection and Immunity Volume: 84 Pages: 230-240
  • DOI: 10.1128/IAI.01308-15.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Role of extracytoplasmic function sigma factors in biofilm formation of Porphyromonas gingivalis. (2015)
  • Author(s): Onozawa S, Kikuchi Y, Shibayama K, Kokubu E, Nakayama M, Inoue T, Nakano K, Shibata Y, Ohara N, Nakayama K, Ishihara K, Kawakami T and Hasegawa H.
  • Journal Title: BMC Oral Health. Volume: 15 Pages: 1-4
  • DOI: 10.1186/1472-6831-15-4.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Attenuation of the PI3 kinase/Akt signaling pathway by Porphyromonas gingivalis gingipains RgpA, RgpB, and Kgp. (2015)
  • Author(s): Nakayama M, Inoue T, Naito M, Nakayama K and Ohara N.
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 290 Pages: 5190-5202
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Characterization of the tripartite drug efflux pumps of Porphyromonas gingivalis ATCC 33277. (2015)
  • Author(s): Inoue T, Nakayama M, Taguchi Y, Kano K, Ono M, Shimizu Y, Kuroda T, Ohara N.
  • Journal Title: New Microbiologica. Volume: 38 Pages: 97-103
  • Peer Reviewed
• [Presentation] P. gingivalis ジンジパインによるPI3K/Akt経路撹乱の分子解析 (2016)
  • Author(s): 中山 真彰, 内藤 真理子, 中山 浩次, 大原 直也
  • Organizer: 第89回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 大阪・大阪国際交流センター
  • Year and Date: 2016-03-23 – 2016-03-25
• [Presentation] P. gingivalis ジンジパインによるPI3K/Akt経路撹乱の分子解析 (2015)
  • Author(s): 中山 真彰, 内藤 真理子, 中山 浩次, 大原 直也
  • Organizer: 第68回日本細菌学会中国・四国支部総会
  • Place of Presentation: 岡山・岡山大学鹿田キャンパス 地域医療人育成センターおかやま (MUSCAT CUBE)
  • Year and Date: 2015-10-03 – 2015-10-04
• [Presentation] P. gingivalisジンジパインによるPI3K/Akt経路の抑制効果とその意義 (2015)
  • Author(s): 中山 真彰, 内藤 真理子, 中山 浩次, 大原 直也
  • Organizer: 第57回歯科基礎医学会学術大会・総会
  • Place of Presentation: 新潟・朱鷺メッセ（新潟コンベンションセンター）
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Book] 生物学に関する試験研究論叢「歯周病原細菌によるPI3K/Akt経路抑制機構の解明と感染における生理的意義」 (2015)
  • Author(s): 中山真彰
  • Total Pages: 294
  • Publisher: 財団法人両備てい園記念財団