レンサ球菌における硫化水素産生能に関する遺伝子および酵素の機能の解明

• Project/Area Number: 04J06650
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Social dentistry
• Research Institution: Kyushu University
• Research Fellow: 根岸 昌弘 九州大学, 大学院・歯学研究院, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 硫化水素 / 口腔内レンサ球菌 / システイン / 揮発性硫化物

Research Abstract

口臭の最も主要な原因物質は、硫化水素、メチルメルカプタン、ジメチルサルファイドなどの揮発性硫化物であることが知られている。これらの揮発性硫化物を多く産生する菌として、歯周病原因細菌が報告されてきた。しかしながら、歯周病原因細菌以外の細菌の揮発性硫化物産生に関する研究はほとんど皆無であり、その硫化水素産生に関与する酵素や遺伝子に関してはまったく明らかとされていない。口腔内レンサ球菌の硫化水素産生能を比較する実験過程において、S.sobrinusとS.salivariusの持つ硫化水素産生に関与するlcd遺伝子の塩基配列中には、開始コドンの候補となる部位が2カ所あることが分かった。一方、他のレンサ球菌のlcd遺伝子の開始コドン部位は、S.sobrinusとS.salivariusのlcd遺伝子のC末端側の開始コドンに相当する部位に存在していた。
そこで、S.sobrinusとS.salivariusのlcd遺伝子がコードするβC-SリアーゼのN末端におけるアミノ酸配列の特異性に着目し、塩基数の異なる様々な長さのlcd遺伝子断片を含むプラスミドを作製した。これらのプラスミドを保持するE.coli M-15形質転換株を作製し、大腸菌内で組み替えタンパク質を作製し、N末端のアミノ酸残基数の異なる組み換え酵素を数種類精製した。
L-システインおよびL-シスタチオニンを基質とし酵素活性を測定した結果、S.salivariusでは、N末端のアミノ酸残基数に関わりなくβC-Sリアーゼの酵素活性が認められた。しかし、S.sobrinusでは、よりC末端側に存在する開始コドン候補の直前に3個のアミノ酸が存在するとβC-Sリアーゼは酵素活性を示すが、アミノ酸が2個以下の場合は、酵素活性を失った。
よって、S.sobrinusのβC-Sリアーゼが酵素活性を持つためには、C末端側の開始コドン候補から始まるアミノ酸配列と、その直前に3個以上のアミノ酸の存在が必要であり、それは酸性アミノ酸、塩基性アミノ酸に関わらないということが考えられる。