ミツバチを用いた感染症モデル系の確立及び「社会的免疫」の分子基盤の解明

• 研究課題/領域番号: 12J11042
• 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: 生物系薬学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 石井 健一 東京大学, 理学系研究科, 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: 4,290千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円); 2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
• キーワード: 社会性昆虫 / ハチ / アリ / 細菌 / カイコ / 抗生物質 / 感染症 / 自然免疫 / プロテアーゼ / 自然免疫系

研究実績の概要

本年度では、(1)社会性昆虫の巣仲間認識機構の遺伝学的解析、(2)細菌の宿主認識ならびに病原性発現機構の解明、および(3)昆虫をモデル動物として利用した新規抗生物質の発見、に取り組んだ。
(1)社会性行動を解析するモデルとしてクロオオアリの巣仲間認識に着目した。アリでは、触角上の嗅覚受容体・神経系が巣仲間認識に重要と考えられている。そこで私は、クロオオアリのゲノムについて網羅的解析を行い、複数の化学受容因子を同定した。その各々は雌雄・カースト間で異なる発現パターンを示し、社会性行動への寄与が予想された。
(2)宿主動物体内は試験管内とは異なり多様な環境であるため、細菌は宿主環境の違いに応じて病原性発現システムを使い分けると予想される。哺乳動物の肺を覆う分泌物（肺サーファクタント）を添加して培養した黄色ブドウ球菌において、選択的に発現上昇する遺伝子群が見出された。またこれら肺サーファクタント誘導性遺伝子が、マウス肺感染モデルでの黄色ブドウ球菌による宿主殺傷能に必要であることが判明した。これらの結果は、細菌が肺という特異な宿主環境に応答して病原性を発揮する仕組みを初めて示したものである。
(3) 昆虫は哺乳動物と類似の薬物代謝機構を有し、飼育コストが低いことから、多数の個体を用いた医薬品のスクリーニングに適している。カイコ細菌感染モデルを利用して我々は、土壌細菌の培養上清から黄色ブドウ球菌感染に対して治療効果を示すものを探索した。一万以上の候補から、lysocin Eと命名した新規化合物が見出された。Lysocin Eは、細菌膜中のmenaquinoneに結合することにより膜破壊を誘導するという、新しい作用機序により強い殺菌作用を示し、感染動物に対して治療効果をもたらすことが示された。

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] Paralytic peptide: an insect cytokine that mediates innate immunity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishii K, Hamamoto H, Sekimizu K.
  • 雑誌名: Archives of Insect Biochemistry and Physiology 巻: 88(1) 号: 1 ページ: 18-30
  • DOI: 10.1002/arch.21215
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lysocin E is a new antibiotic that targets menaquinone in the bacterial membrane. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hamamoto H, Urai M, Ishii K, Yasukawa J, Paudel A, Murai M, Kaji T, Kuranaga T, Hamase K, Katsu T, Su J, Adachi T, Uchida R, Tomoda H, Yamada M, Souma M, Kurihara H, Inoue M, Sekimizu K.
  • 雑誌名: Nature Chemical Biology 巻: 11(2) 号: 2 ページ: 127-133
  • DOI: 10.1038/nchembio.1710
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transgenic silkworms expressing human insulin receptors for evaluation of therapeutically active insulin receptor agonists. (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y, Ishii M, Ishii K, Miyaguchi W, Horie R, Inagaki Y, Hamamoto H, Tatematsu K, Uchino K, Tamura T, Sezutsu H, Sekimizu K.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 455(3-4) 号: 3-4 ページ: 159-164
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.10.143
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Induction of Virulence Gene Expression in Staphylococcus aureus by Pulmonary Surfactant. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishii K, Adachi T, Yasukawa J, Suzuki Y, Hamamoto H, Sekimizu K.
  • 雑誌名: Infection and immunity 巻: 82(4) 号: 4 ページ: 1500-10
  • DOI: 10.1128/iai.01635-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment of a bacterial infection model using the European honeybee, Apis mellifera L. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishii K, Hamamoto H, Sekimizu K.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9(2)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Serratia marcescens suppresses host cellular immunity via the production of an adhesion-inhibitory factor against immunosurveillance cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishii K. Hamamoto H. Sekimizu K.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 289(9) ページ: 5876-5888
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of a Serratia marcescens virulence factor that promotes hemolymph bleeding in the silkworm, Bombyx mori. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishii K, Adachi T, Hara T, Hamamoto H, Sekimizu K.
  • 雑誌名: Journal of Invertebrate Pathology 巻: 117 ページ: 61-67
  • DOI: 10.1016/j.jip.2014.02.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Niemann-Pick disease type C2 protein induces triglyceride accumulation in silkworm and mammalian cell lines. (2014)
  • 著者名/発表者名: Adachi T, Ishii K, Matsumoto Y, Hayashi Y, Hamamoto H, Sekimizu K.
  • 雑誌名: Biochemical Joumai 巻: 459(1) 号: 1 ページ: 137-47
  • DOI: 10.1042/bj20130876
  • 査読あり
• [雑誌論文] カイコにおける昆虫サイトカインparalytic peptideを中心とする自然免疫制御機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石井健一、浜本洋、関水和久
  • 雑誌名: 生化学 巻: 85(12) ページ: 1091-1095
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insect cytokine paralytic peptide activates innate immunity via nitric oxide production in the silkworm Bombyx mori. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishii K, Adachi T, Hamamoto H, Oonishi T, Kamimura M, Imamura K, Sekimizu K.
  • 雑誌名: Dev Comp Immunol. 巻: 39(3) 号: 3 ページ: 147-53
  • DOI: 10.1016/j.dci.2012.10.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation of Imd pathway in hemocyte confers infection resistance through humoral response in Drosophila. (2013)
  • 著者名/発表者名: Bryce Nelson, et al.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 430 号: 3 ページ: 1120-1125
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2012.12.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lipopolysaccharide O-antigen of enterohemorrhagic Escherichia coli 0157:H7 is required for killing both insects and mammals. (2012)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Miyashita, et al.
  • 雑誌名: FEMS Microbiology Letters 巻: 333 号: 1 ページ: 59-68
  • DOI: 10.1111/j.1574-6968.2012.02599.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of innate immune stimulating activity of polysaccharides using a silkworm (Bombyx mori) muscle contraction assay. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomoko Fujiyuki, et al.
  • 雑誌名: Drug Discoveries and Therapeutics 巻: 6 ページ: 88-93
  • 査読あり
• [雑誌論文] Serratia marcescens induces apoptotic cell death in host immune cells via a lipopolysaccharide- and flagella-dependent mechanism. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Ishii, et al.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 287 号: 43 ページ: 36582-36592
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.399667
  • 査読あり
• [学会発表] Ultrastructure and chemoreceptor gene expression of peripheral chemosensory system for nestmate-nonnestmate discrimination in the ant, Camponotus japonicus (2014)
  • 著者名/発表者名: Hojo Masaru ; Takeichi Yusuke ; Ishii Kenichi ; Sakura Midori ; Shigenobu Shuji ; Ozaki Koichi ; Yasuyama Kouji ; Miyazaki Naoyuki ; Murata Kazuyoshi ; Ozaki Mamiko
  • 学会等名: The 12th International Symposium of Molecular and Neural Mechanisms of Taste and Olfactory Perception
  • 発表場所: 福岡県、福岡市
  • 年月日: 2014-11-02 – 2014-11-03
• [学会発表] クロオオアリの巣仲間非巣仲間識別感覚機構:受容体タンパク質と受容体神経に着目して (2014)
  • 著者名/発表者名: 竹市 裕介 ; 北條 賢 ; 石井 健一 ; 佐倉 緑 ; 重信 秀治 ; 尾崎 浩一 ; 泰山 浩司 ; 宮崎 直幸 ; 尾崎 まみこ ; 村田 和義
  • 学会等名: 日本味と匂学会第48回大会
  • 発表場所: 静岡県、静岡市
  • 年月日: 2014-10-02 – 2014-10-04
• [学会発表] Silkworm as an animal model for novel antibiotics development. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Hamamoto, Jyunichiro Yasukawa, Kenichi Ishii, Paudel Atmika, Kazuhisa Sekimizu
  • 学会等名: 10th European Congress of Entomology
  • 発表場所: York, UK
  • 年月日: 2014-08-03 – 2014-08-08
• [学会発表] Selective expression of chemosensory protein genes in the female-specific chemosesillum of Camponotus japonicus (2014)
  • 著者名/発表者名: Masaru K. Hojo, Kenichi Ishii, Midori Sakura, Shuji Shigenobu, Mamiko Ozaki
  • 学会等名: 2014年 国際神経行動学会議・日本比較生理生化学会第36回大会合同大会
  • 発表場所: 北海道、札幌市
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] Sensory system for nestmate-nonnestmate discrimination of ant, Camponotus japonicus: Receptor molecules and neurons (2014)
  • 著者名/発表者名: Ozaki Mamiko ; Takeichi Yusuke ; Hojo Masaru ; Ishii Kenichi ; Sakura Midori ; Shigenobu Shuji ; Ozaki Koichi ; Yasuyama Kouji ; Miyazaki Naoyuki ; Murata Kazuyoshi
  • 学会等名: 2014年 国際神経行動学会議・日本比較生理生化学会第36回大会合同大会
  • 発表場所: 北海道、札幌市
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] Sex/cast specific chemoreceptor analyses from RNAseq data in Camponotus japonicus. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ozaki Mamiko ; Hojo Masaru ; Sakura Midori ; Shigenobu S ; Ishii K ; Ozaki K
  • 学会等名: 17th Congress of the International Union for the Study of Social Insects
  • 発表場所: Cairns, Australia
  • 年月日: 2014-06-13 – 2014-06-18
• [学会発表] 血清因子による新規抗生物質カイコシンの抗菌活性促進 (2014)
  • 著者名/発表者名: 安川淳一朗、浜本洋、Jie Su、Pauded Atmika、浦井誠、石井健一、安達健朗、西田智、関水和久.
  • 学会等名: 第87回 日本細菌学会
  • 発表場所: タワーホール船橋(東京都)
• [学会発表] Regulation of innate immune responses by an insect cytokine, paralytic peptide, in the silkworm Bombyx mori. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Ishii, Hiroshi Hamamoto, Kazuhisa Sekimizu
  • 学会等名: 1st Asian Invertebrate Immunity Symposium
  • 発表場所: 韓国Pusan National University
  • 招待講演
• [学会発表] Niemann-Pick disease type C2タンパク質は脂肪蓄積促進する (2013)
  • 著者名/発表者名: 安達健朗、石井健一、松本靖彦、林陽平、浜本洋、関水和久
  • 学会等名: 第35回 生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2013-11-22
• [学会発表] Niemann Pick disease type C2 protein promotes adipocyte differentiation in insects and mammals (2012)
  • 著者名/発表者名: 安達 健朗, ら
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: マリンメッセ福岡、福岡市
  • 年月日: 2012-12-16
• [備考] researchmap.jp
  • URL: http://researchmap.jp/ken1ishi2