細菌感染における生体防御機構エスケープ因子としてのストレス蛋白の解析

• Project/Area Number: 13771371
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biological pharmacy
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 友安 俊文 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 助教授 (20323404)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2002: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2001: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: サルモネラ属細菌 / エルシニア属細菌 / シャペロン / DnaK / プロテアーゼ / Lon / ClpXP / 生ワクチン

Research Abstract

ストレス蛋白には、プロテアーゼ(lon,clpXP,clpAP,hslVU)やシャペロン(dnak,ibpA,B)が存在することが知られており病原細菌が宿主感染防御機構からエスケープするために重要な働きをしている可能性が報告されている。そこで、ストレス蛋白群が細菌の病原性にどの様に関わっているかを解析するためにサルモネラやエルシニア属細菌を用いてその欠損株の構築を試み、それら遺伝子破壊株の取得に成功した。
解析の結果、サルモネラ属細菌lon,clpXPプロテアーゼ破壊株とdnaKシャペロン破壊株において病原性の低下を観察した。また加えてlon破壊株では、SPI-1病原遺伝子群の転写・翻訳が著しく上昇することも発見した。そしてこの現象は、転写促進因子HilD,HilCの安定化ないしは活性の増加によって起こっていることを明らかにした。clpXP破壊株では、鞭毛の過剰産生が起こることも発見し、この表現型は鞭毛レギュロンの転写促進因子FlhD,FlhCの安定化によることを確認した。また、dnaK破壊株ではSPI-1病原遺伝子群と鞭毛レギュロンの両方の転写が著しく阻害されていることを発見した。この現象はこれら遺伝子群の転写に関わる因子がdnaKシャペロンの変異によって不活性化されているのではないかという知見が得られており現在DnaKのターゲット蛋白の同定を進めている。またエルシニア属細菌でもlon破壊株において病原性の低下と、病原因子Yop蛋白群の培地中への分泌量の減少を確認した。
このように、ストレス蛋白群が病原遺伝子群の転写調節因子の存在量ないし活性を調節することにより病原性をコントロールしている可能性について世界で初めて報告した。また、モデル動物のマウスを使った研究により、lon破壊株が生ワクチンとして有効であることを確認した。

Research Products

• [Publications] Takaya A, Suzuki M, Matsui H, Tomoyasu T, Sashinami H, Nakane A, Yamamoto T.: "Lon, a stress-induced ATP-dependent protease, is critically important for systemic Salmonella enterica serovar typhimurium infection of mice"Infect Immun.. 71・2. 690-696 (2003)
• [Publications] Matsui H, Suzuki M, Isshiki Y, Kodama C, Eguchi M, Kikuchi Y, Motokawa K, Takaya A, Tomoyasu T, Yamamoto T.: "Oral immunization with ATP-dependent protease-deficient mutants protects mice against subsequent oral challenge with virulent Salmonella enterica serovar typhimurium"Infect Immun.. 71・1. 30-39 (2003)
• [Publications] 友安 俊文: "大腸菌のトリガーファクター"日本細菌学雑誌. 57・4. 597-605 (2002)
• [Publications] Mayer MP, Tomoyasu T, Bukau B.: "Molecular mechanism of Hsp70 chaperones"蛋白質・核酸・酵素. 47・9. 1189-1195 (2002)
• [Publications] Tomoyasu T, Ohkishi T, Ukyo Y, Tokumitsu A, Takaya A, Suzuki M, Sekiya K, Matsui H, Kutsukake K, Yamamoto T.: "The ClpXP ATP-dependent protease regulates flagellum synthesis in Salmonella enterica serovar typhimurium"J Bacteriol.. 184・3. 645-653 (2002)
• [Publications] Takaya A, Tomoyasu T, Tokumitsu A, Morioka M, Yamamoto T.: "The ATP-dependent Ion protease of Salmonella enterica serovar Typhimurium regulates invasion and expression of genes carried on Salmonella pathogenicity island 1"J Bacteriol.. 184・1. 224-232 (2002)
• [Publications] Tomoyasu, T. et al.: "The ClpXP ATP-dependent protease regulates flagellum synthesis in Salmonella enterica serovar typhimurium"Journal of Bacteriology. 18・43. 645-653 (2002)
• [Publications] Takaya, A. et al.: "The ATP-dependent lon protease of Salmonella enterica serovar Typhimurium regulates invasion and expression of genes carried on Salmonella pathogenicity island 1"Journal of Bacteriology. 184・1. 224-232 (2002)
• [Publications] Yamamoto, T. et al.: "Disruption of the genes for ClpXP protease in Salmonella enterica serovar Typhimurium results in persistent infection in mice, and development of persistence requires endogenous gamma interferon and tumor necrosis factor alpha"infection & immunity. 69・5. 3164-3174 (2001)