多様なRNA相互作用因子を介したグラム陽性細菌の病原性制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 19H03466
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分49050:細菌学関連
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 垣内 力 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (60420238)
• 研究分担者: 寺尾 豊 新潟大学, 医歯学系, 教授 (50397717) ; 古田 和幸 岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (50644936)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円); 2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2019年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
• キーワード: 酸化ヌクレオチド / カイコプラズマ / RpoB / リファンピシン / エリスロマイシン / 病原性 / 8-oxo-GTP / 酸化ストレス / 病原性因子 / ヌクレオチドピロフォスファターゼ / RNA相互作用因子 / グラム陽性細菌 / 病原性制御

研究開始時の研究の概要

本研究の目的は、細菌が宿主環境を認識し、病原因子を発現制御する過程におけるRNA相互作用因子群の役割を明らかにすることである。本課題では、代表者が確立した細菌の病原性評価系と、RNAとタンパク質の新しい解析技術を連携させ、病原性調節に働く新規RNA相互作用因子を網羅的に同定する。さらに、RNA相互作用因子が引き起こすRNAの質と量の調節機構を解明し、細菌の病原性発現における役割を解明する。

研究成果の概要

黄色ブドウ球菌と肺炎球菌は様々な疾患を引き起こす病原性細菌であり，薬剤耐性菌の増加が大きな問題となっている。薬剤耐性菌に対する新たな治療方策を確立する上で，これらの細菌の病原性発現メカニズムの理解が必要である。本研究では，新規のヌクレオチド分解酵素の生化学的性質を解析し，本酵素が酸化ヌクレオチドを分解することにより黄色ブドウ球菌の酸化ストレス耐性を導き，病原性発現に機能することを明らかにした。さらに研究の過程で，カイコのプラズマ中での黄色ブドウ球菌による凝集塊形成反応を発見した。遺伝子欠損株を用いた解析により，凝集塊形成反応は黄色ブドウ球菌の病原性発現に重要な役割を持つと考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は，黄色ブドウ球菌の新規ヌクレオチド分解酵素を解析することにより，黄色ブドウ球菌が酸化ヌクレオチドを分解することにより酸化ストレス抵抗性を獲得することを発見した。細菌が多細胞生物への感染を可能とする新たな分子機構を明らかにした点で学術的意義がある。また，本酵素に対する阻害剤は新たな細菌感染症治療薬の創出につながる点で社会的意義がある。さらに，カイコプラズマ中における黄色ブドウ球菌の凝集塊形成の発見は，哺乳類と昆虫という異なる宿主間で保存された黄色ブドウ球菌の病原性発現ストラテジーの一端を明らかにした点で学術的意義がある。

研究成果

• [雑誌論文] Proteolytic cleavage of HLA class II by human neutrophil elastase in pneumococcal pneumonia (2021)
  • 著者名/発表者名: Hisanori Domon, Tomoki Maekawa, Toshihito Isono, Kazuyuki Furuta, Chikara Kaito, Yutaka Terao
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 11 号: 1 ページ: 2432-2432
  • DOI: 10.1038/s41598-021-82212-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Total Syntheses and Chemical Biology Studies of Hymeglusin and Fusarilactone A, Novel Circumventors of β-Lactam Drug Resistance in Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (2021)
  • 著者名/発表者名: Kanaida M, Kimishima A, Eguchi S, Iwatsuki M, Watanabe Y, Honsho M, Hirose T, Noguchi Y, Nonaka K, Sennari G, Matsui H, Kaito C, Hanaki H, Asami Y, Sunazuka T.
  • 雑誌名: ChemMedChem. 巻: in press. 号: 13 ページ: 2106-2111
  • DOI: 10.1002/cmdc.202100219
  • 査読あり
• [雑誌論文] Animal infection models using non-mammals (2020)
  • 著者名/発表者名: Chikara Kaito, Kanade Murakami, Lina Imai, Kazuyuki Furuta
  • 雑誌名: Microbiology and immunology 巻: 64 号: 9 ページ: 585-592
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12834
  • NAID: 120006953505
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epidemiological study on the relationship between toxin production and psm‐mec mutations in MRSA isolates in Thailand (2020)
  • 著者名/発表者名: Tabuchi Fumiaki、Lulitanond Aroonlug、Lulitanond Viraphong、Thunyaharn Sudaluck、Kaito Chikara
  • 雑誌名: Microbiology and Immunology 巻: 64 号: 3 ページ: 219-225
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12764
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 運動能の系統樹 : 生命の系統樹における運動システム進化についての提案 (2020)
  • 著者名/発表者名: M Miyata, R C Robinson, T QP Uyeda, Y Fukumori, S Fukushima, S Haruta, M Homma, K Inaba, M Ito, C Kaito, K Kato, TKenri, Y Kinosita, S Kojima, T Minamino, H Mori, S Nakamura, D Nakane, K Nakayama, M Nishiyama, S Shibata, K Shimabukuro, M Tamakoshi, A Taoka, Y Tashiro, ITulum, HiWada, K Wakabayashi
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 25 号: 1 ページ: 6-21
  • DOI: 10.1111/gtc.12737
  • NAID: 130007881664
  • URL: https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2019864
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dataset for de novo transcriptome assembly of the African bullfrog Pyxicephalus adspersus (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshida N, Kaito C.
  • 雑誌名: Data Brief. 巻: 30 ページ: 105388-105388
  • DOI: 10.1016/j.dib.2020.105388
  • NAID: 120006866144
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Staphylococcus aureus aggregation in the plasma fraction of silkworm hemolymph (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryuno, H., Nigo, F., Naguro, I., Sekimizu, K., and Kaito, C.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 14 号: 5 ページ: e0217517-e0217517
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0217517
  • NAID: 120006780367
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of 2H phosphoesterase superfamily proteins with 2′-CPDase activity (2019)
  • 著者名/発表者名: Mitsutomi Shuhei、Akimitsu Nobuyoshi、Sekimizu Kazuhisa、Kaito Chikara
  • 雑誌名: Biochimie 巻: 165 ページ: 235
  • DOI: 10.1016/j.biochi.2019.08.008
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/95fd1d24-0bcd-4525-af30-4b16d1f0d7e7
  • 査読あり
• [学会発表] 病原体進化の要因となる病原体宿主相互作用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 垣内力
  • 学会等名: 第94回日本生化学会大会 シンポジウム（オンライン開催）
  • 招待講演
• [学会発表] MRSAの病原性制御機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 垣内力
  • 学会等名: 第94回日本感染症学会総会 シンポジウム
  • 招待講演