C型とD型ボツリヌス毒素遺伝子を伝達するファージの宿主認識機構の解明とその応用

• 研究課題/領域番号: 16K08785
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 細菌学(含真菌学)
• 研究機関: 北里大学
• 研究代表者: 阪口 義彦 北里大学, 医学部, 講師 (70403491)
• 研究分担者: 林 俊治 北里大学, 医学部, 教授 (40260765) ; 加藤 はる 国立感染症研究所, 細菌第二部, 室長 (00273136) ; 大宮 直木 藤田医科大学, 医学部, 教授 (00335035) ; 内山 淳平 麻布大学, 獣医学部, 講師 (20574619) ; 妹尾 充敏 国立感染症研究所, 細菌第二部, 主任研究官 (20646624)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: ボツリヌス菌 / 人畜共通感染症 / ボツリヌス症 / ボツリヌス毒素遺伝子 / バクテリオファージ / 水平伝播 / ビリオンタンパク質 / 構造タンパク質 / ファージ変換 / ゲノム解析 / プロテオーム解析 / 細菌 / 伝達

研究成果の概要

C型とD型菌による感染症（ボツリヌス症）が発生すると、生産者への経済的な損失や消費者への食の安全に対する不安感を助長させる。その原因となるC型とD型ボツリヌス毒素をコードする遺伝子は、バクテリオファージ（ファージ）により伝播されている。本研究では、C型菌とD型菌ファージの宿主菌への感染に重要である吸着に関して遺伝学的に研究を行った。C型菌とD型菌ファージのゲノム解析を基に、ファージの構造タンパク質を特定し、数種のファージ尾部吸着分子の候補遺伝子を推定した。現在、当該遺伝子産物の機能を調べているところである。吸着阻害によりファージ伝播を阻止することでボツリヌス症の制御が可能になると考えられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ファージリガンド分子とボツリヌス菌レセプター分子との相互作用に関する研究は、未だ明らかとなっていない。研究代表者は、これまでボツリヌス毒素遺伝子の伝達が、ファージを介して近縁菌間で起きている可能性を独自に着想した。本研究により、C型またはD型毒素遺伝子を伝播するファージビリオンタンパク質を特定し、数種のファージ尾部吸着分子と予想される遺伝子を推定することができた。今後、本吸着分子を明らかにすることにより、クロストリジウム属菌間でのボツリヌス毒素遺伝子の伝達メカニズムの解明が可能となる。また、C型菌とD型菌ファージの詳細な情報は、ボツリヌス症の感染を制御する有用なデータとなることが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Expression of tumor suppressor REIC/Dkk-3 by a newly improved adenovirus vector with insertion of an hTERT promoter at the 3’-side of the transgene. (2017)
  • 著者名/発表者名: Putranto EW, Kinoshita R, Watanabe M, Sadahira T, Murata H, Yamamoto KI, Futami J, Kataoka K, Inoue Y, Ruma IM, Sumardika IW, Youyi C, Kubo M, Sakaguchi Y, Saito K, Nasu Y, Kumon H, Huh NH, and Sakaguchi M.
  • 雑誌名: Oncol. Lett. 巻: 14 号: 1 ページ: 1041-1048
  • DOI: 10.3892/ol.2017.6201
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Adsorption of Staphylococcus viruses S13´ and S24-1 on Staphylococcus aureus strains with different glycosidic linkage patterns of wall teichoic acids. (2017)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama, J., Taniguchi, M., Kurokawa, K., Takemura-Uchiyama, I., Ujihara, T., Shimakura, H., Sakaguchi, Y., Murakami, H., Sakaguchi, M., Matsuzaki, S.
  • 雑誌名: J. Gen. Virol. 巻: 98(8) 号: 8 ページ: 2171-2180
  • DOI: 10.1099/jgv.0.000865
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cellular entry of Clostridium perfringens iota-toxin and Clostridium botulinum C2 toxin. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takehara, M., Takagishi, T., Seike, S., Oda, M., Sakaguchi, Y., Hisatsune, J., Ochi, S., Kobayashi, K., Nagahama, M.
  • 雑誌名: Toxins 巻: 9(8) 号: 8 ページ: 247-247
  • DOI: 10.3390/toxins9080247
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Expression of tumor suppressor REIC/Dkk-3 by a newly improved adenovirus vector with insertion of an hTERT promoter at the 3’-side of the transgene. (2017)
  • 著者名/発表者名: Putranto, E. W., Kinoshita, R., Watanabe, M., Sadahira, T., Murata H., Yamamoto, K., Futami, J., Kataoka, K., Inoue, Y., Ruma I M. W., Sumardika, I. W., Youyi, C., Kubo, M., Sakaguchi, Y., Saito, K., Nasu, Y., Kumon, H., Huh, N. H., Sakaguchi, M.
  • 雑誌名: Oncol. Lett. 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of Pseudomonas aeruginosa phage KPP21 belonging to family Podoviridae genus N4-like viruses isolated in Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: Shigehisa, R., Uchiyama, J., Kato S, Takemura-Uchiyama, I, Yamaguchi, K., Miyata, R., Ujihara, T., Sakaguchi, Y., Okamoto, N., Shimakura, H., Daibata, M., Sakaguchi, M., and Matsuzaki, S.
  • 雑誌名: Microbiology and Immunology 巻: 60 号: 1 ページ: 64-67
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12347
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Screening of KHP30-like prophages among Japanese Helicobacter pylori strains, and genetic analysis of a defective KHP30-like prophage sequence integrated in the genome of the H. pylori strain NY40. (2016)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama J, Takemura-Uchiyama I, Kato S, Takeuchi H, Sakaguchi Y, Ujihara T, Daibata M, Shimakura H, Okamoto N, Sakaguchi M, Matsuzaki S.
  • 雑誌名: FEMS Microbiol Lett. 巻: 363 号: 16 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1093/femsle/fnw157
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Active Secretion of Dimerized S100A11 Induced by the Peroxisome in Mesothelioma Cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Saho S, Satoh H, Kondo E, Inoue Y, Yamauchi A, Murata H, Kinoshita R, Yamamoto KI, Futami J, Putranto EW, Ruma IM, Sumardika IW, Youyi C, Suzawa K, Yamamoto H, Soh J, Tomida S, Sakaguchi Y, Saito K, Iioka H, Huh NH, Toyooka S, Sakaguchi M.
  • 雑誌名: Cancer Microenviron. 巻: 9 号: 2-3 ページ: 93-105
  • DOI: 10.1007/s12307-016-0185-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Analysis of gut microbiota and metabolite in Fecal transplantation for Clostridioides difficile infection (2019)
  • 著者名/発表者名: 阪口義彦、後藤和義、妹尾充敏、内山淳平、尾﨑隼人、城代康貴、林 俊治、大宮直木、加藤はる
  • 学会等名: 第92回日本細菌学会総会
• [学会発表] Potential improvement of prenatal Group B Streptococcus screening using phages (2019)
  • 著者名/発表者名: 内山淳平、松井秀仁、那須川忠弥、阪口義彦、水上圭二郎、阪口雅弘、松崎茂展、花木秀明
  • 学会等名: 第92回日本細菌学会総会
• [学会発表] ボツリヌス神経毒素の三叉神経節での作用機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山本由弥子、丸濱功太郎、松香芳三、美間健彦、後藤和義、Arief Waskitho、横田憲治、阪口義彦、松下 治、小熊惠二
  • 学会等名: 第92回日本細菌学会総会
• [学会発表] 糞便移植治療を行ったクロストリディオイデス（クロストリジウム）・ディフィシル感染症例における腸内微生物叢の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阪口義彦、後藤和義、妹尾充敏、内山淳平、城代康貴、尾﨑隼人、林 俊治、大宮直木、加藤はる
  • 学会等名: 2018年度 第31回北里大学バイオサイエンスフォーラム、第21回北里微生物アカデミー研究集会
• [学会発表] クロストリディオイデス（クロストリジウム）・ディフィシル感染症に対する糞便移植におけるヒト腸内微生物叢解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阪口義彦、後藤和義、妹尾充敏、内山淳平、尾﨑隼人、城代康貴、林 俊治、大宮直木、加藤はる
  • 学会等名: 2018年日本細菌学会関東支部インターラボセミナー、第7回ファージ研究会合同大会
• [学会発表] 一般遠心機を利用した新規ウイルス精製法の確立 (2018)
  • 著者名/発表者名: 那須川忠弥、内山淳平、内山伊代、氏原隆子、松崎茂展、阪口義彦、村上裕信、水上圭二郎、阪口雅弘
  • 学会等名: 第101回日本細菌学会関東支部総会
• [学会発表] B群連鎖球菌検査精度向上を目指したファージ溶菌酵素の利用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小方雅也、内山淳平、那須川忠弥、内山伊代、阪口義彦、松井秀仁、松崎茂展、花木秀明、阪口雅弘
  • 学会等名: 第101回日本細菌学会関東支部総会
• [学会発表] 黄色ブドウ球菌における大型ファージの普遍形質導入の研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中森洋佑、内山淳平、村上裕信、阪口義彦、水上圭二郎、内山伊代、阪口雅弘
  • 学会等名: 第2回獣医微生物学フォーラム
• [学会発表] Analysis of botulinum neurotoxin-converting phages in Clostridium botulinum types C and D (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakaguchi, Y., Uchiyama, J., Ogura, Y., Gotoh, K., Yamamoto, Y., Matsuzaki, S., Yamaguchi, A., Hayashi, T., Oguma, K., Hayashi, S.
  • 学会等名: The 91st Annual Meeting of Japanese Society for Bacterioology
• [学会発表] 関東の医療施設で分離されたAcinetobacter baumanniiの分子疫学的解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口明日美、阪口義彦、松井真理、小林秀丈、内山淳平、松井秀仁、花木秀明、林 俊治
  • 学会等名: 第91回日本細菌学会総会
• [学会発表] Acinetobacter baumanniiの同定方法の比較検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口明日美、阪口義彦、松井真理、内山淳平、松井秀仁、花木秀明、小林秀丈、林 俊治
  • 学会等名: 第91回日本細菌学会総会
• [学会発表] Analysis of botulinum neurotoxin type B6 gene-encoding plasmid in Clostridium botulinum type B. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakaguchi, Y., Uchiyama, J., Hosomi, K., Kohda, T., Ogura, Y., Hayashi, T., Hayashi, S., Kozaki, S., Mukamoto, M.
  • 学会等名: 第90回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2017-03-19
• [学会発表] Study of adsorption of AHJD-like phages infecting Staphylococcus aureus. (2017)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama, J., Kurokawa, K., Takemura-Uchiyama, I., Ujihara, T., Sakaguchi, Y., Sakaguchi, M., Matsuzaki, S.
  • 学会等名: 第90回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2017-03-19
• [学会発表] C型ボツリヌス毒素を支配するバクテリオファージの解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 阪口義彦
  • 学会等名: 第8回北里感染症教育フォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] 関東の医療施設で分離されたAcinetobacter baumanniiの分子疫学的解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口明日美、阪口義彦、小山内洋子、小林秀丈、松井真理、内山淳平、松井秀仁、花木秀明、林俊治
  • 学会等名: 第100回日本細菌学会関東支部総会
• [学会発表] Acinetobacter baumanniiの同定方法の比較検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口明日美、阪口義彦、小山内洋子、松井秀仁、花木秀明、松井真理、内山淳平、林俊治
  • 学会等名: 平成29年度（第54回）日臨技 関甲信支部・首都圏支部医学検査学会
• [学会発表] Acinetobacter baumanniiのresistance islandの遺伝子解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口明日美、阪口義彦、小山内洋子、松井真理、小林秀丈、内山淳平、松井秀仁、花木秀明、林俊治
  • 学会等名: 第29回日本臨床微生物学会総会・学術集会
• [学会発表] Analysis of adsorption of phages, S13' and S24-1, belonging to the family Podoviridae genus P68virus, using Staphylococcus aureus strains with different glycosidic linkage patterns of wall teichoic acids (2017)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama, J., Taniguchi, M., Kurokawa, K., Takemura-Uchiyama, I., Ujihara, T., Shimakura, H., Sakaguchi, Y., Murakami, H., Sakaguchi, M., Matsuzaki, S.
  • 学会等名: International Union of Microbiological Societies (IUMS)
  • 国際学会
• [学会発表] Adsorption of Staphylococcus viruses S13' and S24-1 on Staphylococcus aureus strains with different glycosidic linkage patterns of wall teichoic acids (2017)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama, J., Taniguchi, M., Kurokawa, K., Takemura-Uchiyama, I., Ujihara, T., Shimakura, H., Sakaguchi, Y., Murakami, H., Sakaguchi, M., Matsuzaki, S.
  • 学会等名: The 16th Awaji International Forum on Infection and Immunity
  • 国際学会
• [学会発表] 新規PB1様ファージKPP22と緑膿菌PAO1株を利用した前適応ファージKPP22M作製過程の遺伝的解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 那須川忠弥、内山淳平、鈴木仁人、西藤公司、加藤伸一郎、内山伊代、氏原隆子、島倉秀勝、村上裕信、岡本憲明、阪口義彦、柴山恵吾、阪口雅弘、松崎茂展
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第31回大会、ファージ・環境ウイルス研究合同シンポジウム
  • 発表場所: 横須賀市文化会館（神奈川県横須賀市）
  • 年月日: 2016-10-21
• [学会発表] Screening of KHP30-like prophage in Helicobacter pylori using Japanese strains, and analysis of their fate by in silico approach. (2016)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama, J., Takemura-Uchiyama, I., Kato, S., Takeuchi, H., Sakaguchi, Y., Ujihara, T., Nasukawa, T., Shimakura, H., Okamoto, N., Sakaguchi, M., Matsuzaki, S.
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第31回大会、ファージ・環境ウイルス研究合同シンポジウム
  • 発表場所: 横須賀市文化会館（神奈川県横須賀市）
  • 年月日: 2016-10-21
• [図書] ボツリヌス症の臨床症状 (2016)
  • 著者名/発表者名: シリーズ！！ボツリヌス菌による疾患（ボツリヌス症）
  • 総ページ数: 1
  • 出版者: サラヤ情報誌「衛生の友」
• [図書] ボツリヌス症の治療と予防 (2016)
  • 著者名/発表者名: シリーズ！！ボツリヌス菌による疾患（ボツリヌス症）
  • 総ページ数: 1
  • 出版者: サラヤ情報誌「衛生の友」