歯周病細菌特異的病原性LPSのO抗原鎖の組成と生合成機構の完全解明

• 研究課題/領域番号: 16K11451
• 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: 形態系基礎歯科学
• 研究機関: 長崎大学
• 研究代表者: 庄子 幹郎 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 助教 (10336175)
• 研究分担者: 橋本 雅仁 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (30333537)
• 研究協力者: 中山 浩次 ; 雪竹 英治
• 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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 歯周病関連細菌 / リポ多糖 / 歯周病細菌

研究成果の概要

Porphyromonas gingivalisは慢性歯周炎の最重要原因細菌として知られている。本菌は、病原タンパク質を9型分泌機構により菌体外に分泌する。分泌後、そのいくつかはA-LPSに共有結合し、菌体表面に把持される。本菌はA-LPSとO-LPSの二種類を有するが、それらの生合成機構は不明である。本研究では、両LPSのO多糖の生合成機構を解析した。
ゲノム情報から未だ解析していない14個の糖転移酵素について、その遺伝子変異株作製を試みた。得られた変異株の性状解析から、A-LPSとO-LPSにおけるそれぞれのO多糖生合成に関わる遺伝子を同定し、その生合成の順序を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我々は、歯周病細菌Porphyromonas gingivalisの病原性プロテアーゼなどの分泌タンパク質が新規の分泌装置である9型分泌機構によって菌体表面に輸送されること、さらに、菌体表面に出たこれらのタンパク質は本菌特異的な病原性LPSのO多糖鎖に結合することで局在化すること、を見出していた。この病原性LPSのO多糖鎖については我々の知見と相反する報告があり、問題となっていた。本研究はその問題に取り組み、O多糖鎖の生合成機構を新規に提唱した。本研究成果は、将来の応用研究に展開させるうえで重要な基盤となる。

研究成果

• [国際共同研究] The Scripps Research Institute/SLAC National Accelerator Laboratory(米国)
• [雑誌論文] PGN_0297 is an essential component of the type IX secretion system (T9SS) in Porphyromonas gingivalis: Tn-seq analysis for exhaustive identification of T9SS-related genes. (2019)
  • 著者名/発表者名: Naito M, Tominaga T, Shoji M, Nakayama K.
  • 雑誌名: Microbiol Immunol. 巻: 63(1) 号: 1 ページ: 11-20
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12665
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Immunoglobulin-like domains of the cargo proteins are essential for protein stability during secretion by the type IX secretion system. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato K, Kakuda S, Yukitake H, Kondo Y, Shoji M, Takebe K, Narita Y, Naito M, Nakane D, Abiko Y, Hiratsuka K, Suzuki M, Nakayama K.
  • 雑誌名: Mol Microbiol. 巻: 110(1) 号: 1 ページ: 64-81
  • DOI: 10.1111/mmi.14083
  • 査読あり
• [雑誌論文] Porphyromonas gingivalis triggers NLRP3-mediated inflammasome activation of macrophages in a bacterial gingipains-independent manner. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tokuju Okano, Hiroshi Ashida, Shiho Suzuki, Mikio Shoji, Koji Nakayama, Toshihiko Suzuki,
  • 雑誌名: Eur. J. Immunol. 巻: 48 号: 12 ページ: 1965-1974
  • DOI: 10.1002/eji.201847658
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of genes encoding glycosyltransferases involved in lipopolysaccharide synthesis in Porphyromonas gingivalis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shoji M, Sato K, Yukitake H, Kamaguchi A, Sasaki Y, Naito M, Nakayama K.
  • 雑誌名: Mol Oral Microbiol. 巻: 33(1) 号: 1 ページ: 68-80
  • DOI: 10.1111/omi.12200
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 歯周病制圧に向けた最新の歯周病細菌の病原機構について (2017)
  • 著者名/発表者名: 庄子幹郎
  • 雑誌名: 月刊細胞 巻: 49 (11) ページ: 538-541
• [雑誌論文] A Distinct Type of Pilus from the Human Microbiome. (2016)
  • 著者名/発表者名: Xu Q, Shoji M, Shibata S, Naito M, Sato K, Elsliger MA, Grant JC, Axelrod HL, Chiu HJ, Farr CL, Jaroszewski L, Knuth MW, Deacon AM, Godzik A, Lesley SA, Curtis MA, Nakayama K, Wilson IA
  • 雑誌名: Cell 巻: 165 号: 3 ページ: 690-703
  • DOI: 10.1016/j.cell.2016.03.016
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Glycobiology of the oral pathogen Porphyromonas gingivalis and related species. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shoji M, Nakayama K
  • 雑誌名: Microb Pathog 巻: 94 ページ: 35-41
  • DOI: 10.1016/j.micpath.2015.09.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bacteroidia綱細菌群に存在するV型線毛の形成機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 庄子幹郎, 中山浩次.
  • 雑誌名: 臨床免疫・アレルギー科 巻: 66(6) ページ: 641-646
• [学会発表] Porphyromonas gingivalis gingipains による炎症抑制機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡野徳壽，庄子幹郎，中山浩次，鈴木敏彦
  • 学会等名: 第60回歯科基礎医学会学術大会
• [学会発表] Glycosyltransferase-encoding genes involved in LPS synthesis in Porphyromonas gingivalis (2018)
  • 著者名/発表者名: 庄子幹郎, 佐藤啓子, 雪竹英治, 内藤真理子, 中山浩次
  • 学会等名: 第91回日本細菌学会総会
• [学会発表] A T9SS cargo protein involved in regulation of the T9SS expression in Porphyromonas gingivalis (2018)
  • 著者名/発表者名: 雪竹英治, 反田祐介, 門脇知子, 佐藤啓子, 庄子幹郎, 内藤真理子, 今田勝巳, 中山浩次
  • 学会等名: 第91回日本細菌学会総会
• [学会発表] V型線毛のクライオ電子顕微鏡を用いた解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 柴田敏史, 庄子幹郎, 中山浩次
  • 学会等名: 第91回日本細菌学会総会
• [学会発表] The type V pili in the Bacteroidia class bacteria: novel assembly mechanism (2017)
  • 著者名/発表者名: 庄子幹郎, Xu Q, 柴田敏史, 内藤真理子, 佐藤啓子, Wilson IA, 中山浩次.
  • 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] Porphyromonas ginigvalisのV型線毛の試験管内再構成による構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柴田敏史, 庄子幹郎, 中山浩次.
  • 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] Porphyromonas gingivalisのIX型分泌機構の調節メカニズムに関与する分子の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 雪竹英治，門脇知子，内藤真理子，佐藤啓子, 庄子幹郎，菊池有一郎，中山浩次.
  • 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] 高密度Tn-seq法によるIX型分泌機構関連遺伝子の探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: 内藤真理子，庄子幹郎，中山浩次
  • 学会等名: 第70回日本細菌学会九州支部総会・第54回日本ウイルス学会九州支部総会
• [学会発表] Porphyromonas gingivalis LPSの生合成に関わる4つの糖転移酵素遺伝子の発見 (2017)
  • 著者名/発表者名: 庄子幹郎, 佐藤啓子, 雪竹英治, 内藤真理子, 中山浩次
  • 学会等名: 第59回歯科基礎医学会学術大会
• [学会発表] Bacteroidia綱細菌に存在する線毛の新たな形成機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 庄子幹郎, Xu Q, 柴田敏史, 内藤真理子,佐藤啓子, Wilson IA, 中山浩次.
  • 学会等名: 第69回日本細菌学会九州支部総会・第53回日本ウイルス学会九州支部総会
  • 発表場所: 宮崎市民プラザ （宮崎県・宮崎市）
  • 年月日: 2016-09-01
• [学会発表] Structural and mechanistic into a distinct type of pilus (2016)
  • 著者名/発表者名: 庄子幹郎, Xu Q, 柴田敏史, 内藤真理子, 佐藤啓子, Wilson IA，中山浩次.
  • 学会等名: 第58回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター （北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-08-24
• [学会発表] Biogenesis mechanism of the Type V pili present in the Bacteroidia class (2016)
  • 著者名/発表者名: 庄子幹郎, Xu Q, 柴田敏史, 内藤真理子, 佐藤啓子, Wilson IA, 中山浩次
  • 学会等名: 新学術領域研究「運動超分子が織りなす調和と多様性」第4回領域全体会議
  • 発表場所: 長崎大学 (長崎県・長崎市）
  • 年月日: 2016-06-08
• [備考] 腸内の優勢細菌群の線毛形成機構の解明
  • URL: http://www.nagasaki-u.ac.jp/ja/about/info/science/science104.html
• [備考] ヒトの腸において優勢なBacteroidetes門細菌に見い出された線毛の新しい形成機構
  • URL: http://first.lifesciencedb.jp/archives/12343
• [備考] 長崎大学歯学部 歯周病基盤研究センター
  • URL: http://www.de.nagasaki-u.ac.jp/perio/
• [産業財産権] メンブレンヴェシクル (2019)
  • 発明者名: 中尾龍馬, 庄子幹郎, 中山浩次
  • 権利者名: 中尾龍馬, 庄子幹郎, 中山浩次
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2019