ラクトコッカス属乳酸菌の線毛先端タンパク質の構造と細胞相互作用の解析

• 研究課題/領域番号: 17K07741
• 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: 応用微生物学
• 研究機関: 日本大学 (2021-2022); 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 (2017-2020)
• 研究代表者: 鈴木 チセ 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (80343820)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: Lactococcus lactis / cell surface protein / interaction / mannobiose / mannose / lectin / alpha-1, 2-mannobiose / yeast cells / mucus-binding protein / lectin domain / mannnoprotein / cell wall protein / lectin domein / D-mannose / Saccharomyces cerevisiae / mannoprotein / 細胞表層タンパク質 / 線毛タンパク質 / レクチンドメイン / 結晶構造 / LPXTG motif / 乳酸菌 / MALDI TOFMS / デリーション株 / 応用微生物 / 線毛 / 免疫賦活

研究成果の概要

免疫賦活活性を持つ乳酸球菌Lactococcus lactis G50株の細胞表層タンパク質YwfGのX線結晶構造を明らかにし、YwfGは糖の結合に寄与するレクチン構造をもち、マンノース残基、特にα1,2マンノビオースと強く結合することを明らかにした。酵母の表面はマンノース残基で覆われているため、酵母との相互作用を調べた結果、YwfGが酵母の凝集を起こすこと、G50株は酵母と凝集するが、ywfG破壊株では凝集しないことを示し、YwfGが酵母との相互作用に寄与することを明らかにした。これらの成果は、乳酸球菌のYwfGとマンノースとの結合を介した新たな構造的・機能的知見となる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

病原菌の細胞表層タンパク質については知見が蓄積されているが、乳酸球菌Lactococcus lactisの細胞表層タンパク質についてはゲノム情報にとどまっている。本研究では抗G50抗体と反応するタンパク質としてYwfGを単離し、結晶構造解析からその機能を推定し、実際にマンノース残基との相互作用、さらには酵母菌体との相互作用を明らかにした。YwfGは構造上黄色ブドウ球菌のSraPと類似しているが、結合する糖鎖が異なることが示唆され、病原菌では動物性宿主の、L. lactisでは植物基質や酵母など、異なる宿主特異性の要因になっていることが考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Cell-surface protein YwfG of Lactococcus lactis binds to α-1,2-linked mannose (2023)
  • 著者名/発表者名: Wataru Tsuchiya,Zui Fujimoto,Noritoshi Inagaki,Hiroyuki Nakagawa,Miwa Tanaka,Hiromi Kimoto-Nira,Toshimasa Yamazaki,Chise Suzuki
  • 雑誌名: Plos One 巻: 18(1) 号: 1 ページ: e0273955-e0273955
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0273955
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Lactococcus lactis subsp. lactis G50 with Immunostimulating Activity, Isolated from Napier Grass (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakano Kazuma、Minami Maiko、Shinzato Misuzu、Shimoji Makiko、Ashimine Noriko、Shiroma Akino、Ohki Shun、Nakanishi Tetsuhiro、Tamotsu Hinako、Teruya Kuniko、Satou Kazuhito、Moriya Naoko、Kimoto-Nira Hiromi、Kobayashi Miho、Hagi Tatsuro、Nomura Masaru、Suzuki Chise、Hirano Takashi
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 6 号: 8
  • DOI: 10.1128/genomea.00069-18
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Cell Surface Proteins as Strain Specificity Determinant of Lactococcal Strains (2022)
  • 著者名/発表者名: Chise Suzuki
  • 学会等名: The 12th Asian conference lactic acid bacteria
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] α1,2結合マンノースに親和性をもつLactococcus lactisの細胞表層タンパク質YwfG (2021)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 チセ、土屋 渉、藤本 瑞、稲垣 言要、山崎 俊正 、田中美和
  • 学会等名: 日本乳酸菌学会2021年度大会
• [学会発表] 乳酸菌Lactococcus lactisの細胞壁タンパク質YwfGの構造とマンノース結合性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 チセ、土屋 渉、藤本 瑞、稲垣 言要、山崎 俊正
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Lactococcus lactis subsp. lactis G50株の細胞壁タンパク質YwfG (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木チセ、中川博之、山崎俊正、守谷直子、木元広実
  • 学会等名: 2018年度日本乳酸菌学会泊まり込みセミナー
• [学会発表] Analysis of cell wall proteins as potential determinants of immunostimulatory activity of Lactococcus lactis (2018)
  • 著者名/発表者名: Chise Suzuki, Hiroyuki Nakagawa, Toshimasa Yamazaki, Naoko Moriya, Hiromi Kimoto-Nira
  • 学会等名: 12th International Scientific Conference on Probiotics, Prebiotics,Gut Microbiota and health
  • 国際学会
• [学会発表] Lactococcus lactis subsp. lactis G50株の細胞表層タンパク質の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木チセ、中川博之、山崎俊正、守谷直子、木元広実
  • 学会等名: 日本農芸化学会2018年度大会
• [学会発表] COMPLETE GENOME SEQUENCE OF LACTOCOCCUS LACTIS G50 AND PILIN LOCUS STRUCTURE (2017)
  • 著者名/発表者名: Chise Suzuki, Kazuma Nakano, Naoko Moriya, Maiko Minami, Misuzu Shinzato, Makiko Shimoji, Noriko Ashimine, Akino Shiroma, Shun Ohki, Tetsuhiro Nakanishi, Hinako Tamotsu, Kuniko Teruya, Kazuhito Satou, Hiromi Kimoto-Nira, Miho Kobayashi, Tatsuro Hagi, Masaru Nomura, Takashi Hirano
  • 学会等名: FEMS 2017 Congress(The 7th Congress of European Microbiologist)
  • 国際学会