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宿主細胞セラミドからクラミジアスフィンゴミエリンに至るフローの明瞭化と機能解析

Research Project

Project/Area Number 18K06649
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
Research InstitutionNational Institute of Infectious Diseases

Principal Investigator

熊谷 圭悟  国立感染症研究所, 細胞化学部, 主任研究官 (40443105)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywordsクラミジアトラコマティス / CERT / セラミド / スフィンゴミエリン / スフィンゴミエリン合成酵素 / 封入体 / 細胞内寄生細菌 / 阻害剤 / クラミジア
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、クラミジア感染時に宿主細胞のセラミドが菌体上のスフィンゴミエリンへと至る具体的な流れを明らかにすると共に、その流れがクラミジア感染にどのような意義を有するのか探ることを目的としている。一昨年度はCERT欠損HeLa細胞の細胞質に蛍光タンパク質mVenusを発現させ、クラミジア感染時のライブイメージングを撮影することで、細胞死と封入体膜損傷の前後関係、および、それらの事象の経時的な変化を明らかにした。昨年度は更に、クラミジア感染HeLa細胞をCERT阻害剤で処理したのち、電子顕微鏡を用いて微細構造を解析したところ、ライブイメージングの結果から推測された通りの結果が得られ、事象の前後関係を確定することができた。また、CERTが機能不全となった状況下でクラミジアの菌体がどのような形態を示しているのかが明らかとなり、菌の状態について推測する手がかりが得られた。本研究申請はクラミジアに感染したCERT欠損細胞において、細胞死が誘導されるまで封入体膜が維持されていた場合とされていなかった場合に備えて、それぞれ異なるアプローチを計画していたが、事象の前後関係が明らかになったので片方の計画は凍結または縮小してよいと判断することができた。また、CERT阻害剤の派生化合物を用いた解析も進めており、この化合物がCERT以外の因子に作用することでセラミドのフローを抑えたり、菌体の形態を変化させたりすることを明らかにした。未発表データにつき現段階では詳細に記述することができないが、この化合物がセラミドの流れと意義を探る上で非常に良いツールとなることが明らかにされつつある。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究計課題を申請した時点では、今後得られる実験結果を想定して様々な計画を立てていたが、実験を進めるに従って、実際に行う必要のない計画と資源を集中させるべき計画が明確になってきた。申請書に記述された内容の中に未実施の項目が散見されるが、それらの多くは現在では不要と判断されたものである。方針が確定してきたという点では進捗していると言えるが、論文として成果をまとめるにはまだ検討しなければいけないことが多く残っている。2020年度中に度々感染が拡大した新型コロナウイルス感染症によって、行政対応業務が増加するとともに、コロナと関係のない研究の一時中断要請が出されたことが進捗を遅らせる要因となった。一方、申請時には想定していなかった抗クラミジア活性を有する化合物が見出され、この化合物は宿主細胞からクラミジアへのセラミドのフローとその意義を解明するために大いに役立つことが判明した。派生化合物の方もまた、成果としてまとめるためにまだ多くの実験を要する段階にあり、総合的にみて進捗状況はやや遅れていると判断される。

Strategy for Future Research Activity

本課題を推進する中で偶然見出した抗クラミジア活性を有するCERT阻害剤の派生化合物が、今後課題を推進する上で大いに役立つツールであることが判明した。そこで、本年度はこの化合物を中心に据えて、宿主細胞からクラミジアへのセラミドフローの解明とその意義を明らかにしたい。
また、CERT欠損細胞にクラミジアを感染させた時に細胞死等の現象が生ずることを適切な図によって説明できるように準備するとともに、封入体膜の損傷がどのようなレベルで生じているのかを考察するための実験を実施する。計画を詳細に記述することは論文発表前の現段階では控えたい。また、引き続きクラミジアのスフィンゴミエリン合成酵素を同定するべく候補遺伝子の探索を続ける。

Report

(3 results)
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report

Research Products

(14 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Chlamydia trachomatis‐infected human cells convert ceramide to sphingomyelin without sphingomyelin synthases 1 and 22020

    • Author(s)
      Tachida Yuriko、Kumagai Keigo、Sakai Shota、Ando Shuji、Yamaji Toshiyuki、Hanada Kentaro
    • Journal Title

      FEBS Letters

      Volume: 594 Pages: 519-529

    • DOI

      10.1002/1873-3468.13632

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structure, functions and regulation of CERT, a lipid‐transfer protein for the delivery of ceramide at the ER?Golgi membrane contact sites2019

    • Author(s)
      Kumagai Keigo、Hanada Kentaro
    • Journal Title

      FEBS Letters

      Volume: 593 Pages: 2366-2377

    • DOI

      10.1002/1873-3468.13511

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Both the N- and C- terminal regions of the Chlamydial inclusion protein D (IncD) are required for interaction with the pleckstrin homology domain of the ceramide transport protein CERT2018

    • Author(s)
      Kumagai Keigo、Elwell Cherilyn A.、Ando Shuji、Engel Joanne N.、Hanada Kentaro
    • Journal Title

      Biochmical and Biophysical Research Communications

      Volume: 505 Pages: 1070-1076

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.09.168

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Phosphoinositide binding by the PH domain in ceramide transfer protein (CERT) is inhibited by hyperphosphorylation of an adjacent serine-repeat motif2018

    • Author(s)
      Sugiki Toshihiko、Egawa Daichi、Kumagai Keigo、Kojima Chojiro、Fujiwara Toshimichi、Takeuchi Koh、Shimada Ichio、Hanada Kentaro、Takahashi Hideo
    • Journal Title

      J. Biol. Chem.

      Volume: 293 Pages: 11206-11217

    • DOI

      10.1074/jbc.ra118.002465

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 偏性細胞内寄生細菌クラミジア・トラコマティスによる宿主セラミドの獲得機構2020

    • Author(s)
      熊谷圭悟
    • Organizer
      第93回日本生化学会大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] CERT阻害剤HPA-12の立体異性体が示す抗クラミジア活性とその作用機序2020

    • Author(s)
      熊谷圭悟
    • Organizer
      第13回セラミド研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Chlamydia trachomatis requires host ceramide-transport protein CERT but not sphingomyelin synthases for the infection and proliferation in HeLa cells.2019

    • Author(s)
      Keigo Kumagai, Yuriko Tachida, Shota Sakai, Toshiyuki Yamaji, Kentaro Hanada
    • Organizer
      60th ICBL
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Structural basis for the specific association between the Chlamydia trachomatis inclusion membrane protein IncD and the PH domain of the ceramide transport protein CERT.2019

    • Author(s)
      Toshihiko Sugiki, Keigo Kumagai, Shoko Shinya, Naohiro Kobayashi, Daichi Egawa, Toshimichi Fujiwara, Kentaro Hanada, Chojiro Kojima
    • Organizer
      60th ICBL
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] セラミド輸送タンパク質CERTと細胞内寄生細菌クラミジア封入体膜タンパク質IncDとの会合機序2019

    • Author(s)
      花田賢太郎、熊谷圭悟、杉木俊彦、新家粧子、小林直宏、江川大地、藤原敏道、児嶋長次郎
    • Organizer
      第61回日本脂質生化学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] クラミジアのエフェクタータンパク質IncDと宿主細胞由来のセラミド輸送タンパク質CERTのPHドメインとの結合にはIncDのN末領域とC末領域が必要である2019

    • Author(s)
      熊谷圭悟、花田賢太郎
    • Organizer
      第3回オルガネラゾーン研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] クラミジア封入体膜蛋白質IncDが脂質輸送蛋白質CERTに選択的に結合する分子機構の溶液NMR解析2019

    • Author(s)
      杉木俊彦、熊谷圭悟、新家粧子、小林直宏、藤原敏道、花田賢太郎、児嶋長次郎
    • Organizer
      第42回分子生物学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Chlamydia trachomatis requires host ceramide-transport protein CERT but not sphingomyelin synthases for the infection and proliferation in HeLa cells2019

    • Author(s)
      Keigo Kumagai, Yuriko Tachida, Shota Sakai, Toshiyuki Yamaji, Kentaro Hanada
    • Organizer
      9th CBRS
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 宿主細胞のスフィンゴミエリン合成酵素は Chlamydia trachomatis の細胞内寄生に必須ではない2018

    • Author(s)
      熊谷圭悟、立田由里子、酒井祥太、山地俊之、花田賢太郎
    • Organizer
      第36回クラミジア研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Book] セラミド研究の新展開2019

    • Author(s)
      熊谷 圭悟
    • Total Pages
      10
    • Publisher
      食品化学新聞社
    • ISBN
      9784916143358
    • Related Report
      2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-12-27  

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