バイオフィルムマトリクス成分の新機能の開拓

• 研究課題/領域番号: 15H05619
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 東京慈恵会医科大学
• 研究代表者: 杉本 真也 東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (60464393)
• 研究協力者: 千葉 明生 ; 米本 圭吾
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 24,310千円 (直接経費: 18,700千円、間接経費: 5,610千円); 2018年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2016年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2015年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
• キーワード: バイオフィルム / マトリクス / 分子シャペロン / RNA / イメージング / 相互作用 / 相補性 / アミロイド / 黄色ブドウ球菌 / 大腸菌 / 細胞外多糖 / 細胞壁アンカータンパク質 / 細胞外マトリクス / DNA / 感染症 / MRSA / 分子間相互作用 / 多糖 / 共焦点レーザー顕微鏡 / 次世代シーケンス / ゲノム / ASEM

研究成果の概要

バイオフィルムが医療器具やヒトの組織の表面に形成された場合、慢性的な難治性感染症を引き起こす。本研究では、分子シャペロンやRNAなどのマトリクス成分に着目し、黄色ブドウ球菌や大腸菌によるバイオフィルム形成のメカニズムの解明を試みた。まず、黄色ブドウ球菌のバイオフィルムで重要な役割を果たすマトリクス成分（RNA、分子シャペロン、分泌タンパク質Eapなど）の性状や機能を明らかにした。また、DnaKによる菌体外アミロイド線維Curliの形成制御機構を解明し、効果的なバイオフィルム阻害法を考案した。これらの結果は、バイオフィルム感染症に対する予防法・治療法開発の研究基盤になり得るものである。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞外での分子シャペロンやRNAの機能を明らかにした本研究成果は、これらに関する既存の概念を書き換えるものであり、学術的意義が高い。また、黄色ブドウ球菌などのバイオフィルム形成メカニズムの一端を解明できたことは、昨今問題となっている難治性のバイオフィルム感染症に対する予防・治療法開発の研究基盤になり得るものであり、社会的にも意義深いものである。

研究成果

• [雑誌論文] Redundant and Distinct Roles of Secreted Protein Eap and Cell Wall-Anchored Protein SasG in Biofilm Formation and Pathogenicity of Staphylococcus aureus (2019)
  • 著者名/発表者名: Yonemoto Keigo、Chiba Akio、Sugimoto Shinya、Sato Chikara、Saito Mitsuru、Kinjo Yuki、Marumo Keishi、Mizunoe Yoshimitsu
  • 雑誌名: Infection and Immunity 巻: 87(4) 号: 4
  • DOI: 10.1128/iai.00894-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multitasking of Hsp70 chaperone in the biogenesis of bacterial functional amyloids (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto Shinya、Arita-Morioka Ken-ichi、Terao Akari、Yamanaka Kunitoshi、Ogura Teru、Mizunoe Yoshimitsu
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 1 号: 1 ページ: 52-52
  • DOI: 10.1038/s42003-018-0056-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inhibitory effects of Myricetin derivatives on curli-dependent biofilm formation in Escherichia coli. (2018)
  • 著者名/発表者名: Arita-Morioka, K., Yamanaka, K., Mizunoe, Y., Tanaka, Y., Ogura, T. and Sugimoto, S.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 8 号: 1 ページ: 8432-8432
  • DOI: 10.1038/s41598-018-26748-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 細菌から発見されたセルロースの新規な修飾． (2018)
  • 著者名/発表者名: 杉本 真也
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 36（11） ページ: 1880-1881
• [雑誌論文] こんなところにも！？バイオフィフィルム研究の魅力． (2018)
  • 著者名/発表者名: 杉本 真也
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 36(16) ページ: 2823-2823
• [雑誌論文] Broad impact of extracellular DNA on biofilm formation by clinically isolated Methicillin-resistant and -sensitive strains of Staphylococcus aureus. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto S, Sato F, Miyakawa R, Chiba A, Onodera S, Hori S, Mizunoe Y.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 8 号: 1 ページ: 2254-2254
  • DOI: 10.1038/s41598-018-20485-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Norgestimate inhibits staphylococcal biofilm formation and resensitizes methicillin-resistant Staphylococcus aureus to β-lactam antibiotics. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshii Y, Okuda K, Yamada S, Nagakura M, Sugimoto S, Nagano T, Okabe T, Kojima H, Iwamoto T, Kuwano K, Mizunoe Y.
  • 雑誌名: NPJ Biofilms Microbiomes. 巻: 3 号: 1 ページ: 18-18
  • DOI: 10.1038/s41522-017-0026-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 遺伝子発現の揺らぎを瞬時に可視化する新手法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 杉本 真也
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: -
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Imaging of bacterial multicellular behaviour in biofilms in liquid by atmospheric scanning electron microscopy. (2016)
  • 著者名/発表者名: S.Sugimoto, K.Okuda, R.Miyakawa, M.Sato, K.Arita-Morioka, A.Chiba, K.Yamanaka, T.Ogura, Y.Mizunoe, C.Sato.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 258891-258891
  • DOI: 10.1038/srep25889
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High sensitive method for monitoring RNA metabolism (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinya Sugimoto
  • 雑誌名: Journal of Environmental Biotechnology 巻: 16 ページ: 45-50
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Imaging of bacterial biofilms in solution by atmospheric scanning electron microscopy. (2016)
  • 著者名/発表者名: S.Sugimoto, K.Okuda, R.Miyakawa, M.Sato, A.Chiba, Y.Muzunoe, C.Sato.
  • 雑誌名: Microscopy 巻: 65 号: suppl 1 ページ: i17.2-i17
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfw051
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of atmospheric scanning electron microscope (ASEM) and its applications. (2016)
  • 著者名/発表者名: C.Sato, N.Memitily, M.Sato, T.Yamazawa, S.Sugimoto.
  • 雑誌名: Microscopy 巻: 66 号: suppl 1 ページ: i19.2-i19
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfw088
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging of bacterial multicellular behaviour in biofilms in liquid by atmospheric scanning electron microscopy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinya Sugimoto, Ken-ichi Okuda, Reina Miyakawa, Mari Sato, Ken-ichi Arita-Morioka, Akio Chiba, Kunitoshi Yamanaka, Teru Ogura, Yoshimitsu Mizunoe, Chikara Sato
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thioflavin T as a fluorescence probe for monitoring RNA metabolism at molecular and cellular levels. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinya Sugimoto, Ken-ichi Arita-Morioka, Yoshimitsu Mizunoe, Kunitoshi Yamanaka, Teru Ogura
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 43 号: 14 ページ: e92-e92
  • DOI: 10.1093/nar/gkv338
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Regulation of Bacterial Amyloid Biogenesis by Multitasking Molecular Chaperone DnaK. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto S, Arita-Morioka K, Terao A, Yamanaka K, Ogura T, Tanaka Y, Kinjo Y, Mizunoe Y.
  • 学会等名: 8th ASM Conference on Biofilms 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Extracellular RNA Contributes to Robust Biofilm Organization. (2018)
  • 著者名/発表者名: Chiba A, Sugimoto S, Kinjo Y, Mizunoe Y.
  • 学会等名: 8th ASM Conference on Biofilms 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Regulation of bacterial amyloid biogenesis by molecular chaperones and proteases. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto S, Arita-Morioka K, Terao A, Yamanaka K, Ogura T, Mizunoe Y, Kinjo Y
  • 学会等名: International symposium Proteins: From the Cradle to the Grave
  • 国際学会
• [学会発表] 8型分泌装置に依存するCurli形成の制御機構の解明. (2018)
  • 著者名/発表者名: 杉本 真也, 山中 邦俊, 小椋 光, 水之江 義充
  • 学会等名: 第15回21世紀大腸菌研究会
• [学会発表] ペースメーカーより分離されたPropionibacterium acnesが形成するバイオフィルムの生化学的性質と構造. (2018)
  • 著者名/発表者名: 奥田 賢一, 長堀 隆一, 山田 聡美, 杉本 真也, 佐藤 主税, 佐藤 真理, 岩瀬 忠行, 橋本 和弘, 金城 雄樹, 水之江 義充
  • 学会等名: 第32回日本バイオフィルム学会学術集会
• [学会発表] バイオフィルム形成に重要なバクテリア細胞外アミロイド形成の制御機構. (2018)
  • 著者名/発表者名: 杉本 真也、山中 邦俊、小椋 光、水之江 義充、金城 雄樹
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 黄色ブドウ球菌のバイオフィルム・病原性における分泌タンパク質Eapと細胞壁アンカータンパク質SasGの多様な機能の解明. (2018)
  • 著者名/発表者名: 米本 圭吾、千葉 明生、杉本 真也、斎藤 充、金城 雄樹、丸毛 啓史、水之江 義充
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Redundancy of a secretary protein and cell wall-anchored proteins on biofilm formation in S. aureus (2018)
  • 著者名/発表者名: 米本圭吾、千葉明生、杉本真也、斎藤充、丸毛啓史、水之江義充
  • 学会等名: 第91回日本細菌学会総会
• [学会発表] Norgestimateは黄色ブドウ球菌のバイオフィルム形成を阻害しβラクタム薬感受性化を誘導する (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉井悠、奥田賢一、山田聡美、永倉茉莉、杉本真也、長野哲雄、岡部隆義、小島宏建、岩本武夫、水之江義充
  • 学会等名: 第91回日本細菌学会総会
• [学会発表] バイオフィルムマトリクス成分の新機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 杉本 真也、千葉 明生、宮川 玲奈、寺尾 明莉、米本 圭吾、水之江 義充
  • 学会等名: 第９０回日本細菌学会総会シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2017-03-19
  • 招待講演
• [学会発表] 黄色ブドウ球菌におけるEapと細胞壁アンカータンパク質の相補的な機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 米本 圭吾、千葉 明生、杉本 真也、斎藤 充、丸毛 啓史、水之江 義充
  • 学会等名: 第９０回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2017-03-19
• [学会発表] MRSA臨床分離株のバイオフィルム形成能とマトリクス成分の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 千葉 明生、宮川 玲奈、杉本 真也、米本 圭吾、水之江 義充
  • 学会等名: 第９０回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2017-03-19
• [学会発表] 低分子化合物ABC-JK2は黄色ブドウ球菌のバイオフィルム形成を阻害し、β-ラクタム系抗菌薬に対する感受性を上昇させる (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉井 悠、奥田 賢一、山田 聡美、永倉 茉莉、杉本 真也、長野 哲雄、岡部 隆義、小島 宏建、岩本 武夫、水之江 義充
  • 学会等名: 第９０回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2017-03-19
• [学会発表] Characterization of extracellular nucleic acids in bacterial biofilms (2017)
  • 著者名/発表者名: Akio Chiba, Shinya Sugimoto, Keigo Yonemoto, Yoshimitsu Mizunoe.
  • 学会等名: Advanced Genome Science International Symposium: The Start of New Genomics
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2017-01-10
  • 国際学会
• [学会発表] High resolution imaging of aqueous biofilms by atmospheric scanning electron microscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinya Sugimoto
  • 学会等名: Institute Pasteur-Jikei University Joint Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Extracellular RNAはバイオフィルムの構造維持に重要である (2017)
  • 著者名/発表者名: 千葉明生、杉本真也、水之江義充
  • 学会等名: 第31回日本バイオフィルム学会学術集会
• [学会発表] 大気圧走査電子顕微鏡によるバイオフィルムの液中高分解能観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 杉本真也，奥田賢一，佐藤真理，佐藤主税，水之江義充
  • 学会等名: 第58回日本細胞組織化学会
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞外アミロイド線維形成タンパク質の細胞内品質管理機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉本 真也、宮川 玲奈、寺尾 明莉、有田 健一、山中 邦俊、小椋 光、水之江 義充
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] Extracellular RNAはバイオフィルムの構造維持に重要である (2016)
  • 著者名/発表者名: 千葉 明生、杉本 真也、水之江 義充
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] Imaging of bacterial biofilms in solution by atmospheric scanning electron microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinya Sugimoto, Ken-ichi Okuda, Reina Miyakawa, Mari Sato, Akio Chiba, Yoshimitsu Muzunoe, Chikara Sato
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第59回シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-11-18
  • 招待講演
• [学会発表] MRSA臨床分離株のバイオフィルム形成能とマトリクス成分の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 米本 圭吾、宮川 玲奈、杉本 真也、佐藤 文哉、千葉 明生、斎藤 充、丸毛 啓史、水之江 義充
  • 学会等名: 第31回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-10-13
• [学会発表] バイオフィルム形成の分子基盤の解明と難治性感染症の克服に向けた研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉本 真也
  • 学会等名: JST ERATO 野村集団微生物制御 夏合宿
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2016-09-05
  • 招待講演
• [学会発表] Identification of ABC-JK2, a small molecule inhibitor of staphylococcal biofilm formation (2016)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Yoshii, Ken-ichi Okuda, Satomi Yamada, Mari Nagakura, Shinya Sugimoto, Tetsuo Nagano, Takayoshi Okabe, Hirotatsu Kojima, Yoshimitsu Mizunoe
  • 学会等名: Biofilm 7
  • 発表場所: Porto
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] High resolution imaging of aqueous biofilms by atmospheric scanning electron microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinya Sugimoto, Ken-ichi Okuda, Reina Miyakawa, Mari Sato, Akio Chiba, Chikara Sato, Yoshimitsu Mizunoe
  • 学会等名: ASM Microbe 2016
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2016-06-16
  • 国際学会
• [学会発表] Extracellular RNA serves as a building material in bacterial habitats (2016)
  • 著者名/発表者名: Akio Chiba, Shinya Sugimoto, Yoshimitsu Mizunoe
  • 学会等名: ASM Microbe 2016
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2016-06-16
  • 国際学会
• [学会発表] Genotypic and biofilm profiles of Propionibacterium acnes isolated from pacemaker (2016)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Okuda, Satomi Yamada, Shinya Sugimoto, Tadayuyki Iwase, Mari Sato, Chikara Sato, Yoshimitsu Mizunoe
  • 学会等名: ASM Microbe 2016
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2016-06-16
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of ABC-JK2, a small molecule inhibitor of staphylococcal biofilm formation (2016)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Yoshii, Ken-ichi Okuda, Satomi Yamada, Mari Nagakura, Shinya Sugimoto, Tetsuo Nagano, Takayoshi Okabe, Hirotatsu Kojima, Yoshimitsu Mizunoe
  • 学会等名: ASM Microbe 2016
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2016-06-16
  • 国際学会
• [学会発表] 蛍光プローブチオフラビンTによる分子レベル・細胞レベルのRNA代謝の高感度モニター (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉本 真也
  • 学会等名: 環境バイオテクノロジー学会2016年度大会シンポジウム
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2016-06-13
  • 招待講演
• [学会発表] 分子シャペロンDnaKによるバイオフィルムの形成制御メカニズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉本 真也、有田-森岡 健一、山中 邦俊、小椋 光、水之江 義充
  • 学会等名: 第１３回２１世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2016-06-02
• [学会発表] Myricetin類縁体を用いた慢性細菌感染症の制御戦略 (2016)
  • 著者名/発表者名: 有田-森岡 健一、山中 邦俊、水之江 義充、小椋 光、杉本 真也
  • 学会等名: 第１３回２１世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2016-06-02
• [学会発表] バイオフィルムの基礎研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉本 真也
  • 学会等名: 第5回感染症治療戦略会議
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-05-15
  • 招待講演
• [学会発表] 高分解能液中電顕観察から見えてきたバイオフィルム内部におけるメンブランベシクルの産生と多彩な機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: ○杉本真也，奥田賢一，宮川玲奈，佐藤真理，千葉明生，佐藤主税，水之江義充
  • 学会等名: 第89回日本細菌学会総会（ワークショップ）
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-03-23
• [学会発表] 水中が見れる大気圧走査電子顕微鏡（ASEM)の開発と微生物・組織の観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: ○佐藤主税，奥田賢一，宮川玲奈，佐藤真理，千葉明生，水之江義充，杉本真也
  • 学会等名: 第49回日本無菌生物ノートバイオロジー学会総会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2016-01-29
  • 招待講演
• [学会発表] 大気圧走査電子顕微鏡によるバイオフィルムの液中高分解能観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: ○杉本真也，奥田賢一，宮川玲奈，佐藤真理，千葉明生，水之江義充，佐藤主税
  • 学会等名: 第49回日本無菌生物ノートバイオロジー学会総会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2016-01-29
  • 招待講演
• [学会発表] Extracellular RNA はバイオフィルムの構造維持に重要である. (2015)
  • 著者名/発表者名: ○千葉明生，杉本真也，水之江義充
  • 学会等名: 第9回日本細菌学会若手コロッセウム
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2015-11-23
• [学会発表] A refined technique for extraction of extracellular matrices from bacterial biofilms and its applicability (2015)
  • 著者名/発表者名: ○Akio Chiba, Shinya Sugimoto, Fumiya Sato, Seiji Hori, Yoshimistu Mizunoe
  • 学会等名: Microbial Stress
  • 発表場所: Sitges
  • 年月日: 2015-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] 迅速な非侵襲的細胞外マトリクス抽出法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: ○千葉明生，杉本真也，水之江義充
  • 学会等名: 第98回日本細菌学会関東支部総会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-10-29
• [学会発表] バイオフィルムマトリクスに含まれる細胞外核酸の実体解明. (2015)
  • 著者名/発表者名: ○杉本真也，千葉明生，米本圭吾，水之江義充
  • 学会等名: 新学術領域研究「ゲノム支援」拡大班会議
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-08-27
• [学会発表] 蛍光プローブチオフラビンTによる分子レベル・細胞レベルのRNA代謝の高感度モニター (2015)
  • 著者名/発表者名: ○杉本真也，有田健一 ，水之江義充，山中邦俊 ，小椋光
  • 学会等名: 第29回バイオフィルム学会学術集会
  • 発表場所: 蒲郡
  • 年月日: 2015-07-10
• [学会発表] Extracellular small RNA はバイオフィルムの構造維持に重要である (2015)
  • 著者名/発表者名: ○千葉明生，杉本真也，水之江義充
  • 学会等名: 第29回バイオフィルム学会学術集会
  • 発表場所: 蒲郡
  • 年月日: 2015-07-10
• [図書] 化学療法の領域 (2015)
  • 著者名/発表者名: 水之江義充，千葉明生，岩瀬忠行，杉本真也
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 医学ジャーナル社
• [備考] 東京慈恵会医科大学細菌学講座
  • URL: http://square.umin.ac.jp/saikin/
• [備考] 細菌学講座 東京慈恵会医科大学 基礎・臨床講座
  • URL: http://www.jikei.ac.jp/academic/course/11_saikin.html/
• [備考] 細菌学講座 東京慈恵会医科大学 基礎・臨床講座
  • URL: http://www.jikei.ac.jp/academic/course/11_saikin.html
• [備考] 慈恵医大細菌学
  • URL: http://square.umin.ac.jp/saikin/
• [産業財産権] バイオフィルム抑制及び／又は除去剤 (2018)
  • 発明者名: 杉本 真也, 水之江 義充
  • 権利者名: 杉本 真也, 水之江 義充
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-089821
  • 出願年月日: 2018