腸管系病原菌が保有するIV型線毛の分泌タンパク質を介した付着機構解明

• 研究課題/領域番号: 18K07110
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分49050:細菌学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 河原 一樹 大阪大学, 薬学研究科, 助教 (60585058)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 腸管系病原菌 / 定着 / ETEC / IV型線毛 / X線単結晶構造解析 / リポソーム / X線結晶構造解析 / 構造生物学

研究成果の概要

腸管系病原菌は、宿主細胞表面に付着し、定着するために、数多くのオルガネラを進化させてきたが、線毛はその最も顕著な例である。本研究では、腸管毒素原性大腸菌（ETEC）のオペロンにコードされたIV型線毛の一種である定着因子抗原III（CFA/III）の新規腸管付着機構を提案する。CFA/IIIは、宿主細胞表面に付着するために、線毛の先端部において分泌タンパク質であるCofJとの相互作用を必要とする。CofJには、脂質膜との結合に関与する芳香族アミノ酸残基のクラスターが存在することから、ETECの感染過程において、分泌タンパク質が宿主細胞表面とIV型線毛を橋渡しする役割を担うことが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で得られた成果は、腸管系病原菌の感染過程の理解に繋がるだけでなく、定着阻害剤等の開発への応用が可能である。定着阻害剤は、細菌を死滅させる抗生物質とは異なり、耐性菌を生じさせないことから、薬剤耐性菌問題の解決に向けた新規の感染症予防・治療アプローチとなる可能性がある。

研究成果

• [雑誌論文] 抗付着剤開発に向けた細菌線毛の立体構造解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 河原一樹、沖大也、中村昇太
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 62 号: 3 ページ: 139-140
  • DOI: 10.5940/jcrsj.62.139
  • NAID: 130007896088
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis of type IVb pilus-mediated bacterial adhesion to the intestinal epithelium (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawahara Kazuki, Oki Hiroya, Nakamura Shota
  • 雑誌名: SPring-8/SACLA Research Frontiers 2018 巻: 2019 ページ: 9-10
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] N-terminal HCV core protein fragment decreases 20S proteasome activity in the presence of PA28γ (2019)
  • 著者名/発表者名: Zheng Yang、Shimamoto Shigeru、Maruno Takahiro、Kobayashi Yuji、Matsuura Yoshiharu、Kawahara Kazuki、Yoshida Takuya、Ohkubo Tadayasu
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 509 号: 2 ページ: 590-595
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.12.167
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Stability of cytochromes c′ from psychrophilic and piezophilic Shewanella species: implications for complex multiple adaptation to low temperature and high hydrostatic pressure (2019)
  • 著者名/発表者名: Suka Asako、Oki Hiroya、Kato Yuki、Kawahara Kazuki、Ohkubo Tadayasu、Maruno Takahiro、Kobayashi Yuji、Fujii Sotaro、Wakai Satoshi、Lisdiana Lisa、Sambongi Yoshihiro
  • 雑誌名: Extremophiles 巻: 23 号: 2 ページ: 239-248
  • DOI: 10.1007/s00792-019-01077-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Interplay of a secreted protein with type IVb pilus for efficient enterotoxigenicEscherichia colicolonization (2018)
  • 著者名/発表者名: Oki H, Kawahara K, Maruno T, Imai T, Muroga Y, Fukakusa S, Iwashita T, Kobayashi Y, Matsuda S, Kodama T, Iida T, Yoshida T, Ohkubo T, Nakamura S
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 115 号: 28 ページ: 7422-7427
  • DOI: 10.1073/pnas.1805671115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 二成分毒素遺伝子bec 保有ウェルシュ菌の遺伝学的解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 上田賢吾，余野木伸哉，木本成美，河原一樹，沖大也，元岡大祐， 松田重輝，吉田卓也，大久保忠恭，中村昇太，飯田哲也
  • 学会等名: 第73回細菌学会関西支部総会
• [学会発表] 分泌タンパク質の脂質認識を介した腸管毒素原性大腸菌の腸管定着 (2020)
  • 著者名/発表者名: 井本裕佳，沖大也，河原一樹，今井友也，松田重輝，児玉年央，飯田哲也，吉田卓也，大久保忠恭，中村昇太
  • 学会等名: 第93回日本細菌学会総会
• [学会発表] ウェルシュ菌由来二成分毒素 BEC のサブユニット a（BECa）の酵素反応機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上田賢吾，河原一樹，余野木伸哉，沖大也，松田重輝，児玉年央，飯田哲也，吉田卓也，大久保忠恭，中村昇太
  • 学会等名: 第92回日本細菌学会総会
• [学会発表] 腸管毒素原性大腸菌が形成するIV型線毛と分泌タンパク質を介した腸管付着機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 沖大也, 河原一樹, 丸野孝浩, 今井友也, 松田重輝, 児玉年央, 飯田哲也, 吉田卓也, 大久保忠恭, 中村昇太
  • 学会等名: 第92回日本細菌学会総会
• [学会発表] Structural analysis of the ADP-ribosylating component of binary enterotoxin of Clostridium perfringens (2019)
  • 著者名/発表者名: Ueda Kengo, Kawahara Kazuki, Yonogi Shinya, Oki Hiroya, Matsuda Shigeaki, Kodama Toshio, Iida Tetsuya, Yoshida Takuya, Ohkubo Tadayasu, Nakamura Shota
  • 学会等名: ASM Microbe 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Structural basis of a secreted protein recognition by type IVb pilus of enterotoxigenic Escherichia coli (2019)
  • 著者名/発表者名: Oki Hiroya, Kawahara Kazuki, Maruno Takahiro, Imai Tomoya, Muroga Yuki, Fukakusa Shunsuke, Iwashita Takaki, Kobayashi Yuji, Matsuda Shigeaki, Kodama Toshio, Iida Tetsuya, Yoshida Takuya, Ohkubo Tadayasu, Nakamura Shota
  • 学会等名: ASM Microbe 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 腸管系病原菌の定着を制御する分泌タンパク質の立体構造解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉田明弘, 河原一樹, 沖大也, 室賀優希, 井本裕佳, 大嶋恵子, 折田将輝, 深草俊輔, 飯田哲也, 吉田卓也, 大久保忠恭, 中村昇太
  • 学会等名: 第１７回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム（PPF2019）
• [学会発表] ウェルシュ菌由来ADPリボシル化毒素の酵素反応に重要なARTTループの構造多形 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木本成美, 河原一樹, 上田賢吾, 余野木伸哉, 沖大也, 松田重輝, 児玉年央, 飯田哲也, 吉田卓也, 大久保忠恭
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 腸管系病原菌の定着に関わる分泌タンパク質とIV型線毛の相互作用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉田明弘, 河原一樹, 沖大也, 室賀優希, 井本裕佳, 大嶋恵子, 折田将輝, 深草俊輔, 松田重輝, 児玉年央, 飯田哲也, 吉田卓也, 大久保忠恭, 中村昇太
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ウェルシュ菌由来新規ADPリボシル化毒素BECaの酵素反応機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上田賢吾, 河原一樹, 余野木伸哉, 沖大也, 松田重輝, 児玉年央, 飯田哲也, 吉田卓也, 大久保忠恭, 中村昇太
  • 学会等名: 日本薬学会第139年会
• [学会発表] The Interplay of secreted protein CofJ with type IVb pilus for an efficient human enterotoxigenic Escherichia coli colonization (2018)
  • 著者名/発表者名: Oki Hiroya, Kawahara Kazuki, Maruno Takahiro, Imai Tomoya, Muroga Yuki, Fukakusa Shunsuke, Iwashita Takaki, Kobayashi Yuji, Matsuda Shigeaki, Kodama Toshio, iida Tetsuya, Yoshida Takuya, Ohkubo Tadayasu, and Nakamura Shota
  • 学会等名: ASM Microbe 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 腸管毒素原性大腸菌の分泌タンパク質を介したIV型線毛による腸管付着機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 沖大也、河原一樹、丸野孝浩、今井友也、室賀優希、深草俊輔、岩下丘樹、小林祐次、松田重輝、児玉年央、飯田哲也、吉田卓也、大久保忠恭、中村昇太
  • 学会等名: 第18回日本蛋白質科学会年会
• [学会発表] LAIRファミリーのIII型コラーゲン認識機構の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 関夏未、丸野孝浩、沖大也、松村久美子、望月雅允、西内祐二、河原一樹、吉田卓也、大久保忠恭、小林祐次
  • 学会等名: 第16回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム
• [学会発表] 腸管毒素原性大腸菌のIV型線毛と分泌タンパク質を介した付着機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 沖大也、河原一樹、丸野孝浩、今井友也、室賀優希、深草俊輔、小林祐次、松田重輝、児玉年央、飯田哲也、吉田卓也、大久保忠恭、中村昇太
  • 学会等名: 第16回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム
• [学会発表] 腸管毒素原性大腸菌由来IV型線毛と分泌タンパク質複合体の構造 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河原一樹、沖大也、丸野孝浩、今井友也、室賀優希、深草俊輔、小林祐次、飯田哲也、吉田卓也、大久保忠恭、中村昇太
  • 学会等名: 日本結晶学会平成30年度年会
• [学会発表] 腸管毒素原性大腸菌のIV型線毛と分泌タンパク質を介した腸管付着メカニズム (2018)
  • 著者名/発表者名: 室賀優希、沖大也、河原一樹、丸野孝浩、今井友也、深草俊輔、小林祐次、松田重輝、児玉年央、飯田哲也、吉田卓也、大久保忠恭、中村昇太
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [備考] 大阪大学大学院薬学研究科高分子化学分野
  • URL: http://www.phs.osaka-u.ac.jp/homepage/b001/