細菌感染によるオートファジーと細胞死の生理機能解析

• 研究課題/領域番号: 12J06919
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 形態系基礎歯科学
• 研究機関: 京都大学 (2014); 東京医科歯科大学 (2012-2013)
• 特別研究員: 相川 知宏 京都大学, 医学研究科, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,630千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2012年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: オートファジー / 細胞死 / Bclファミリー分子群 / Beclin1 / A群レンサ球菌 / 細菌感染 / Bclファミリー分子

研究実績の概要

当該研究では、細菌感染時のオートファジーと細胞死の双方の誘導に関わる分子として、細胞死制御因子であるBclファミリー分子群に着目し、A群レンサ球菌（GAS）感染時の細胞死とオートファジーの解析を行った。
栄養飢餓時のオートファジー誘導には、Beclin1やVps34等が複合体を形成する必要があるが、Beclin1にはBclファミリー分子のBcl-2が結合することが明らかとなっており、Bcl-2強発現細胞ではBeclin1へのBcl-2の競合的結合により、複合体形成とオートファジー誘導が抑制される。
しかし、GAS感染時のBcl-2強発現細胞では、細胞死の誘導は抑制されたが、オートファジーの誘導は抑制されなかった。一方、Bcl-2と同じ細胞死抑制因子であるBcl-xL、Bcl-w、Bcl2A1強発現細胞では細胞死とオートファジーの両者が抑制された。
次にBclxLの欠損細胞を作製し、本分子の内因性レベルでのオートファジーに対する影響を評価した。欠損細胞ではオートファジー誘導が促進されるという予測に反し、オートファジー誘導の抑制と細胞内生菌数の増加が観察された。ただし、形成されるオートファゴソームは通常の環状構造でなく、環が閉じ切っていない不完全なもの、あるいは環状構造ではない凝集体も多数認められた。
同様に、オートファジー誘導能をBeclin1欠損細胞において評価した。オートファゴソームの数や大きさに差はなかったが、断片化したオートファゴソームが見られるなど形成異常が生じていることが示唆された。興味深いことに、Beclin1欠損細胞においてはGASの細胞侵入数が顕著に減少していた。
以上より、細菌感染時には栄養飢餓時とは異なるBcl分子がオートファジーの誘導を制御していること、Beclin1がGASの細胞内侵入ならびに部分的なオートファジー誘導を制御していることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] VP2118 has major roles in Vibrio parahaemolyticus response to oxidative stress. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ito C, Saito Y, Nozawa T, Fujii S, Sawa T, Inoue H, Matsunaga T, Khan S, Akashi S, Hashimo to R, Aikawa C, Takahashi E, Sagara H, Komatsu M, Tanaka K, Akaike T, Nakagawa I, Arimoto H.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta. 巻: VOL.52 ページ: 1120-1127
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Comparative genome analysis and identification of competitive and cooperative interactions in a polymicrobial disease (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Endo, T. Watanabe, N. Ogata, T. Nozawa, C. Aikawa, S. Arakawa, F. Maruyama, Y. Izumi, I. Nakagawa.
  • 雑誌名: ISME J 巻: 9 ページ: 629-642
  • DOI: 10.1038/ismej.2014.155
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Intraindividual variation in core microbiota in peri-implantitis and periodontitis (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Maruyama, F. Maruyama, Y. Takeuchi, C. Aikawa, Y. Izumi, I. Nakagawa.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 13 ページ: 6602-6602
  • DOI: 10.1038/srep06602
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] New insights from infection-specific gene expression network. (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Abe, C. Aikawa, A. Nakabachi, M. Miyakoshi, F. Maruyama.
  • 雑誌名: Nihon Saikingaku Zasshi 巻: 69 ページ: 539-546
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rab17-mediated recycling endosomes contribute to autophagosome formation in response to Group A Streptococcus invasion (2014)
  • 著者名/発表者名: B. Haobam, T. Nozawa, A. Minowa-Nozawa, M. Tanaka, S. Oda, T. Watanabe, C. Aikawa, F. Maruyama, I. Nakagawa.
  • 雑誌名: Cell. Microbiol 巻: 16 ページ: 1806-1821
  • DOI: 10.1111/cmi.12329
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The staphylococcal elastin-binding protein regulates zinc-dependent growth/biofilm formation (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nakakido, C. Aikawa, I. Nakagawa, K. Tsumoto.
  • 雑誌名: The journal of Biochemistry 巻: 156 ページ: 155-162
  • DOI: 10.1093/jb/mvu027
  • NAID: 40020192566
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] CRISPR regulation of intraspecies diversification by limiting IS transposition and intercellular recombination. (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T, Nozawa T, Aikawa C, Amano A, Maruyama F, NakaRawa I.
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: VOL.5 ページ: 1099-1114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of a Propionibacterium acnes Isolate from a Sarcoidosis Patient (2013)
  • 著者名/発表者名: Minegishi K, Aikawa C, Furukawa A, Watanabe T, Nakano T, Ogura Y, Ohtsubo Y, Kurokawa K, Hayashi T, Maruyama F, Nakagawa I, Eishi Y
  • 雑誌名: Genome Announcment 巻: 1 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1128/genomea.00016-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of the serotype k Streptococcus mutans LJ23. (2012)
  • 著者名/発表者名: Aikawa C, Furukawa N, Watanabe T, Minegishi K, Furukawa A, Eishi Y, Oshima K, Kurukawa K, Hattori M, Nakano K, Maruyama F, Nakagawa I, Ooshima T
  • 雑誌名: J Bacteriol 巻: 194 ページ: 2754-2755
  • DOI: 10.1128/jb.00350-12
  • 査読あり
• [学会発表] 細菌感染特異的オートファジーにおけるBeclin1の役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 相川知宏、野澤孝志、中島慎太郎、今村拓郎、丸山史人、中川一路
  • 学会等名: 第88回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 長良川国際会議場
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] 発現解析に基づいた選択的オートファジーに対抗するA群レンサ球菌遺伝子の同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 相川知宏, 野澤孝志, 郷田瑛, 丸山史人, 中川一路
  • 学会等名: 第87回日本細菌学会総会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都江戸川区)
  • 招待講演
• [学会発表] オートファジー回避に関与するA群レンサ球菌遺伝子の同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 相川知宏、野澤孝志、郷田瑛、丸山史人、中川一路
  • 学会等名: 第86回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場(千葉県)
• [学会発表] Discovery of Streptococcus pyogenes genes contributing to evasion of autophagic degradation system (2012)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Aikawa, Takashi Nozawa, Takayasu Watanabe, Akira Goda, Takashi Ode, Fumito Maruyama, Ichiro Nakagawa
  • 学会等名: 第11回あわじしま感染症・免疫フォーラム
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場(兵庫県)
• [備考] 東京医科歯科大学 大学院医歯学総合研究科 細菌感染制御学分野ホームページ
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/grad/bac/