新規病原性遺伝子群を基盤とする病原性発現コアシステムの把握

• Project Area: Matrix of Infection Phenomena
• Project/Area Number: 21022015
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 関水 和久 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 教授 (90126095)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥15,400,000 (Direct Cost: ¥15,400,000); Fiscal Year 2010: ¥7,700,000 (Direct Cost: ¥7,700,000); Fiscal Year 2009: ¥7,700,000 (Direct Cost: ¥7,700,000)
• Keywords: CvfB / RNA結合タンパク質 / 肺炎レンサ球菌 / 黄色ブドウ球菌 / 溶血毒素 / リボソーム / カイコ / SCCmec領域

Research Abstract

我々は病原性細菌が共通して持つ病原性発現機構(病原性発現コアシステム)の理解を目指し、黄色ブドウ球菌のカイコ感染モデルを用いて、細菌間で保存された新規の病原性遺伝子cvfA、cvfB、cvfCを同定した。本研究では、CvfBの結晶構造解析を行い、CvfBの分子機能を明らかすることを試みた。肺炎レンサ球菌のCvfBを1.4Åの解像度で結晶構造を明らかにした。CvfBは、3つのS1 RNA結合ドメインと1つのWinged-Helix(WH)ドメインからなるL字型の構造を有することが明らかとなった(2)。肺炎レンサ球菌と黄色ブドウ球菌のCvfBは、いずれもpoly(U)結合活性を有した。poly(U)との結合には、CvfBのC末端側のS1 RNA結合ドメインとWHドメインが必要であった。結晶構造からWHドメインの3つのリジンがRNAと相互作用することが予想されたこと、ならびにリジンに変異を導入したCvfB(K249A/K267A/K275A)がpoly(U)結合活性を低下したことから、WHドメインのリジン残基がRNAとの直接結合に必要であることが示唆された。さらに我々は、CvfB抗体による免疫沈降により、CvfBの相互作用因子として、30Sリボソームの構成タンパク質であるS9を同定した。CvfBとS9の結合には、CvfBのWHドメインが必要であった。WHドメイン欠損CvfBをコードする変異型cvfBは、黄色ブドウ球菌のcvfB遺伝子破壊株における溶血毒素の産生量低下を相補しなかった。したがって、CvfBはWHドメインを介してRNAならびにリボソームと相互作用し、溶血毒素産生に寄与すると考えられる。以上の結果は、CvfBが翻訳段階で病原性遺伝子の発現を調節するRNA結合タンパク質であることを示唆する。

Research Products

• [Journal Article] An Invertebrate Hyperglycemic Model for the Identification of Anti-Diabetic Drugs. (2011)
  • Author(s): Matsumoto Y, Sumiya E, Sugita T, Sekimizu K.
  • Journal Title: PLoS one Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Purification of innate immunostimulant from green tea using a silkworm muscle contraction assay. (2011)
  • Author(s): Dhital S, Hamamoto H, Urai M, Ishii K, Sekimizu K.
  • Journal Title: Drug Discoveries & Therapeutics. Volume: 5 Pages: 18-25
  • NAID: 130005054690
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcription and Translation Products of the Cytolysin Gene psm-mec on the Mobile Genetic Element SCCmec Regulate Staphylococcus aureus Virulence. (2011)
  • Author(s): Kaito C, Saito Y, Nagano G, Ikuo M, Omae Y, Hanada Y, Han X, Kuwahara-Arai K, Hishinuma T, Baba T, Ito T, Hiramatsu K, Sekimizu K.
  • Journal Title: PLoS Pathog. Volume: 3;7(2)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Porphyromonas gingivalis peptidoglycans induce excessive activation of the innate immune system in silkworm larvae. (2010)
  • Author(s): Ishii K, Hamamoto H, Imamura K, Adachi T, Shoji M, Nakayama K, Sekimizu K.
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 285(43) Pages: 33338-33347
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cell-permeable carboxy-terminal p27Kip1 peptide exhibits anti-tumor activity by inhibiting Pim-1 kinase (2010)
  • Author(s): Morishita D, Takami M, Yoshikawa S, Katayama Ryohei, Sato S, Kukimoto-Niino M, Umehara T, Shirouzu M, Sekimizu K, Yokoyama S, Fujita N
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: 286 Pages: 2681-2688
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of therapeutic effects and pharmacokinetics of antibacterial chromogenic agents in silkworm model of Staphylococcus aureus infection (2010)
  • Author(s): Fujiyuki T, Imamura K, Hamamoto H, Sekimizu K.
  • Journal Title: Drug Dicoveries and Therapeutics Volume: 4(5) Pages: 349-354
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The insect cytokine, paralytic peptide(PP) induces cellular and humoral immune responses in the silkworm Bombyx mori. (2010)
  • Author(s): Ishii K, Hamamoto H, Kamimura M, Nakamura Y, Noda H, Imamura K, Mita K, Sekimizu K.
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 285(37) Pages: 28635-28642
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Use of silkworms for identification of drug candidates having appropriate pharmacokinetics from plant sources (2010)
  • Author(s): Asami Y, Horie R, Hamamoto H, Sekimizu K
  • Journal Title: BMC Pharmacology Volume: 10 Pages: 7-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The cvfC operon of Staphylococcus aureus contributes to virulence via the expression of the thyA gene (2010)
  • Author(s): Ikuo M, Kaito C, Sekimizu K
  • Journal Title: Microbial Pathogenesis Volume: 49(1-2) Pages: 1-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inhibitory role for D-alanylation of wall teichoic acid in activation of insect Toll pathway by peptidoglycan of Staphylococcus aureus. (2010)
  • Author(s): Tabuchi Y, Shiratsuchi A, Kurokawa K, Gong JH, Sekimizu K, Lee BL, Nakanishi Y.
  • Journal Title: J Immunol. Volume: 15;185(4) Pages: 2424-31
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure of a virulence regulatory factor CvfB reveals a novel winged-helix RNA binding module (2010)
  • Author(s): Matsumoto Y, Xu Q, Kaito C, Farr C L, Axelrod H L, Chiu H-J, Klock H E, Knuth M W, Miller M D, Elsliger M-A, Deacon A M, Godzik A, Lesley S A, Sekimizu K, Wilson I A
  • Journal Title: Structure Volume: 18(4) Pages: 537-547
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Shuttle vectors derived from pN315 for study of essential genes in Staphylococcus aureus (2010)
  • Author(s): Matsuo M, Kurokawa K, Lee BL, Sekimizu K.
  • Journal Title: Biol.Pharm.Bull. Volume: 33(2) Pages: 198-203
  • NAID: 130000156624
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The cvfC operon of Staphylococcus aureus contributes to virulence via expression of the thyA gene (2010)
  • Author(s): Ikuo M, Kaito C, Sekimizu K
  • Journal Title: Microb Pathog (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure of a virulence regulatory factor CvfB reveals a novel winged-helix RNA binding module (2010)
  • Author(s): Matsumoto Y, Xu Q, Kaito C, Farr CL, Axelrod HL, Chiu H-J, Klock HE, Knuth MW, Miller MD, Elsliger M-A, Deacon AM, Godzik A, Lesly SA, Sekimizu K, Wilsom IA
  • Journal Title: Structur (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Shuttle vectors derived from pN315 for study of essential genes in Staphylococcus aureus (2010)
  • Author(s): Matsuo M, Kurokawa K, Lee BL, Sekimizu K
  • Journal Title: Biol Pharm Bull 33 Pages: 198-203
  • NAID: 130000156624
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel RNA polymerase II mutation suppresses transcriptional fidelity and oxidative stress sensitivity in rpb9Delta yeast (2010)
  • Author(s): Koyama H, Ueda T, Ito T, Sekimizu K
  • Journal Title: Genes Cells 15 Pages: 151-159
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Distribution of Kakugo virus and its effects on the gene expression profile in the brain of the worker honeybee Apis mellifera L (2009)
  • Author(s): Fujiyuki T, Matsuzaka E, Nakaoka T, Takeuchi H, Wakamoto A, Ohka S, Sekimizu K, Nomoto A, Kubo T
  • Journal Title: J Virol 83 Pages: 11560-11568
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of lipoteichoic acid as a ligand for draper in the phagocytosis of Staphylococcus aureus by Drosophila hemocytes (2009)
  • Author(s): Hashimoto Y, Tabuchi Y, Sakurai K, Kutsuna M, Kurokawa K, Awasaki T, Sekimizu K, Nakanishi Y, Shiratsuchi A
  • Journal Title: J Immunol 183 Pages: 7451-7460
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of target specificity of antibacterial agents using Staphylococcus aureus ddlA mutants and D-cycloserine in a silkworm infection model (2009)
  • Author(s): Kurokawa K, Hamamoto H, Matsuo M, Nishida S, Yamane N, Lee BL, Murakami K, Maki H, Sekimizu K
  • Journal Title: Antimicrob Agents Chemother 53 Pages: 4025-4027
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapid exchange of bound ADP on the Staphylococcus aureus replication initiation protein DnaA (2009)
  • Author(s): Kurokawa K, Mizumura H, Takaki T, Ishii Y, Ichihashi N, Lee BL, Sekimizu K
  • Journal Title: J Biol Chew 284 Pages: 34201-34210
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prevention of death in bacterium-infected mice by a synthetic antimicrobial peptide, L5, through activation of host immunity (2009)
  • Author(s): Okuyama-Nishida Y, Akiyama N, Sugimori G, Nomura K, Ogawa K, Homma KJ, Sekimizu K, Tsujimoto M, Natori S
  • Journal Title: Antimicrob Agents Chemother 53 Pages: 2510-2516
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Auxiliary role for d-alanylated wall teichoic acid in Toll-like receptor 2-mediated survival of Staphylococcus aureus in macrophages (2009)
  • Author(s): Shiratsuchi A, Shimizu K, Watanabe I, Hashimoto Y, Kurokawa K, Razanajatovo IM, Park KH, Park HK, Lee BL, Sekimizu K, Nakanishi Y
  • Journal Title: Immunology (In press)
  • NAID: 120001828365
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Silkworm as a model animal to evaluate drug candidate toxicity and metabolism (2009)
  • Author(s): Hamamoto H, Tonoike A, Narushima K, Horie R, Sekimizu K
  • Journal Title: Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol 149 Pages: 334-339
  • Peer Reviewed
• [Presentation] カイコ幼虫感染症モデルを用いた、バイオアッセイによる感染症治療薬シーズの開発 (2011)
  • Author(s): 関水和久
  • Organizer: 彩都産学官連携シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2011-01-27
• [Presentation] 新規病原性遺伝子群を基盤とする病原性発現システムの把握 (2011)
  • Author(s): 関水和久
  • Organizer: 特定領域感染現象のマトリックス第7回全体班会議
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2011-01-13
• [Presentation] USE OF SILKWORMS FOR EVALUATION OF THERAPEUTIC EFFECTS OF AN TIBIOTICS (2010)
  • Author(s): Kazuhisa Sekimizu
  • Organizer: 9th NRCT-JSPSタイジョイントセミナー
  • Place of Presentation: バンコク(タイ)
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] カイコ創薬のすすめ (2010)
  • Author(s): 関水和久
  • Organizer: 日本農芸化学会西日本支部 若手シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2010-10-23
• [Presentation] カイコ病態モデルを利用した医薬品開発 (2010)
  • Author(s): 関水和久
  • Organizer: 第35回製剤セミナー
  • Place of Presentation: 静岡
  • Year and Date: 2010-07-22
• [Presentation] カイコモデルDMにおける観察研究 (2010)
  • Author(s): 関水和久
  • Organizer: 中頭病院講演会
  • Place of Presentation: ちばなホール(沖縄)
  • Year and Date: 2010-01-14
• [Presentation] Use of Silkworms for Evaluating Bacterial Pathogenicity and the Therapeutic Effects of Antibiotics (2010)
  • Author(s): Kazuhisa Sekimizu
  • Organizer: The 10^<th> Awaji International Forum on Infection and Immunity
  • Place of Presentation: 淡路
• [Presentation] Discovery of novel, therapeutically effective antibiotics by using the silkworm infection model (2010)
  • Author(s): 関水和久
  • Organizer: The 5th Japan-Korea Chemical Biology symposium
  • Place of Presentation: 韓国釜山
• [Presentation] ヒト病態モデルとしてのカイコ研究の現状と展望 (2009)
  • Author(s): 関水和久
  • Organizer: 公開シンポジウム「カイコ産業の未来～新産業を創出する遺伝子組換えカイコ～」農業生物資源研究所
  • Place of Presentation: 群馬県庁ビジターセンター
  • Year and Date: 2009-09-10
• [Presentation] カイコをモデル動物とした試験方法 (2009)
  • Author(s): 関水和久
  • Organizer: 日本動物実験代替法学会2009年技術講習会
  • Place of Presentation: 臨床研究情報センター(神戸)
  • Year and Date: 2009-08-21
• [Book] カイコを感染症モデル動物に利用した抗生物質の開拓 (2010)
  • Author(s): 内田龍児、浜本洋、関水和久、供田洋
  • Publisher: バイオサイエンスとインダストリー
• [Remarks]
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~bisei/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 新規環状ペプチド化合物とその製造方法及び感染症治療薬 (2010)
  • Inventor(s): 関水和久, 浜本洋, 村上和久
  • Industrial Property Rights Holder: (株)ゲノム創薬研究所・東京大学
  • Industrial Property Number: 2010-119138
  • Filing Date: 2010-05-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 抗生物質産生微生物及びそれが産生した抗生物質 (2010)
  • Inventor(s): 関水和久, 浜本洋, 村上和久
  • Industrial Property Rights Holder: (株)ゲノム創薬研究所・東京大学
  • Industrial Property Number: 2010-119139
  • Filing Date: 2010-05-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 抗生物質含有画分、その抗生物質及びその抗生物質の製造方法 (2010)
  • Inventor(s): 関水和久, 浜本洋, 村上和久
  • Industrial Property Rights Holder: (株)ゲノム創薬研究所・東京大学
  • Industrial Property Number: 2010-119140
  • Filing Date: 2010-05-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 血糖値降下物質 (2010)
  • Inventor(s): 関水和久, 松本靖彦
  • Industrial Property Rights Holder: (株)ゲノム創薬研究所・東京大学
  • Industrial Property Number: 2010-128203
  • Filing Date: 2010-06-03
• [Patent(Industrial Property Rights)] 糖尿病予防・改善剤のスクリーニング方法及び糖尿病予防・改善剤のスクリーニング用キット (2010)
  • Inventor(s): 関水和久, 松本靖彦
  • Industrial Property Rights Holder: ゲノム創薬研究所、東京大学
  • Industrial Property Number: 2010-034286
  • Filing Date: 2010-02-19
• [Patent(Industrial Property Rights)] 血糖低下剤及びそれを添加してなる糖尿病の予防又は病状改善のための飲食品 (2009)
  • Inventor(s): 関水和久, 小方康至, 松本靖彦
  • Industrial Property Rights Holder: ゲノム創薬研究所、東京大学
  • Filing Date: 2009-06-30
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 植物体由来の自然免疫活性化作用が増強された自然免疫活性化組成物 (2009)
  • Inventor(s): 関水和久, 浜本洋
  • Industrial Property Rights Holder: ゲノム創薬研究所、東京大学、イマジングローバルケア
  • Filing Date: 2009-06-22
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 自然免疫機能活性化組成物の製造方法及び自然免疫機能活性化組成物 (2009)
  • Inventor(s): 関水和久, 浜本洋
  • Industrial Property Rights Holder: ゲノム創薬研究所、東京大学、イマージングローバルケア
  • Industrial Property Number: 2009-148108
  • Filing Date: 2009-06-22
• [Patent(Industrial Property Rights)] 薬剤の評価方法及び薬剤スクリーニング方法 (2009)
  • Inventor(s): 関水和久, 松本靖彦, 小方康至
  • Industrial Property Rights Holder: ゲノム創薬研究所、東京大学
  • Industrial Property Number: 2009-251567
  • Filing Date: 2009-11-01