ボルデテラ属細菌のIII型分泌装置の活性化に関与するBcr4の機能解析

• 研究課題/領域番号: 19K07542
• 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: 北里大学
• 研究代表者: 阿部 章夫 北里大学, 感染制御科学府, 教授 (50184205)
• 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: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: ボルデテラ属細菌 / 気管支敗血症菌 / III型分泌装置 / シャペロン / ロッドタンパク質 / Bcr4 / BscI / エフェクター / 百日咳菌 / 分泌制御 / BspR

研究開始時の研究の概要

百日咳菌のIII型分泌装置は，病原因子であるエフェクターの細胞内移行に必要なチャネル複合体であり，宿主内に移行したエフェクターは本菌の気道上皮への長期定着に関与している。百日咳においてはワクチンが有効であるが，ワクチンに馴化した百日咳菌の出現が危惧されており，また，百日咳の痙咳期に抗菌薬を投与し百日咳菌を殺菌排除しても咳症状の改善には繋がらないことが明らかにされている。
Bcr4を介したIII型分泌装置の分泌制御を解明することで，本菌の定着における環境応答の仕組みが明らかになると考えられる。これにより，百日咳に対する新たなワクチン・薬剤開発に繋がる基盤を確立することが本研究の狙いである。

研究成果の概要

Bordetella bronchiseptica (気管支敗血症菌)は，グラム陰性病原菌に共通するIII型分泌システム(T3SS)を介してエフェクターと呼ばれる病原性タンパク質を宿主細胞内に注入することが知られている。我々は，これまでに気管支敗血症菌のT3SS活性を制御するBcr4と呼ばれるシャペロン様タンパク質を同定してきた。今回の研究で，Bcr4はT3SSのロッドタンパク質であるBscIの安定性に関わるシャペロンであることを明らかにした。インナーロッドタンパク質のシャペロンについては初めての報告であり，ロッドタンパク質の安定性を制御することで，T3SSの分泌が制御される新たな発見である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

グラム陰性病原菌の多くはIII型分泌装置と呼ばれる針状の構造を有しており，この装置を介してエフェクターと呼ばれる病原因子を宿主細胞内に移行させる。III型分泌装置の制御を理解することで，細菌の病原性とその制御法についての情報を得ることが可能であり，新たな薬剤創生の基盤となる。本研究では，III型分泌装置の内部構造を形成するBscIと呼ばれるタンパク質の安定性は，シャペロンであるBcr4によって制御されることを新たに見出した。Bcr4は気管支敗血症菌や百日咳菌などのボルデテラ属細菌に特異的なタンパク質であり，シャペロンを介したIII型分泌装置の固有な制御を理解することが可能となる。

研究成果

• [雑誌論文] Transcriptional Downregulation of a Type III Secretion System under Reducing Conditions inBordetella pertussis (2020)
  • 著者名/発表者名: Goto Masataka、Hanawa Tomoko、Abe Akio、Kuwae Asaomi
  • 雑誌名: Journal of Bacteriology 巻: 202 号: 21
  • DOI: 10.1128/jb.00400-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Persistent colonization of non-lymphoid tissue-resident macrophages by Stenotrophomonas maltophilia (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Ichiro, Hosomi Koji, Nagatake Takahiro, Tobou Hirokazu, Yamamoto Daiki, Hayashi Ikue, Kurashima Yosuke, Sato Shintaro, Shibata Naoko, Goto Yoshiyuki, Maruyama Fumito, Nakagawa Ichiro, Kuwae Asaomi, Abe Akio, Kunisawa Jun, Kiyono Hiroshi
  • 雑誌名: International Immunology 巻: 32 号: 2 ページ: 133-141
  • DOI: 10.1093/intimm/dxz071
  • NAID: 120006888456
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] ボルデテラ属細菌の BteA とヒト Moesin の相互作用の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山下真緒，桑江朝臣，阿部章夫
  • 学会等名: 第104回日本細菌学会関東支部総会
• [学会発表] 気管支敗血症菌が産生する Bcr4 による III 型分泌装置制御機構の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 後藤 雅貴，桑江 朝臣，阿部 章夫
  • 学会等名: 第104回日本細菌学会関東支部総会
• [学会発表] ボルデテラ属細菌の BteA とヒト Moesin の相互作用の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山下真緒，桑江朝臣，阿部章夫
  • 学会等名: 第95回日本細菌学会総会
• [学会発表] 気管支敗血症菌が産生する Bcr4 による III 型分泌装置制御機構の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 後藤 雅貴，桑江 朝臣，花輪智子，阿部 章夫
  • 学会等名: 第95回日本細菌学会総会
• [学会発表] 百日咳菌におけるIII型分泌タンパク質の産生条件の検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 後藤雅貴，桑江朝臣，花輪智子，阿部章夫
  • 学会等名: 第94回日本細菌学会総会
• [学会発表] ボルデテラ属細菌が産生するタンパク質エフェクターBopNの機能領域の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 木下紗綾，桑江朝臣，阿部章夫
  • 学会等名: 第94回日本細菌学会総会
• [学会発表] ボルデテラ属細菌が産生するタンパク質BopNの機能領域の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 木下紗綾，桑江朝臣，阿部章夫
  • 学会等名: 第93回日本細菌学会総会
• [学会発表] 百日咳菌におけるIII型分泌タンパク質の産生条件の検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 後藤雅貴，桑江朝臣，阿部章夫
  • 学会等名: 第93回日本細菌学会総会
• [学会発表] ボルデテラ属細菌が産生するタンパク質BopNの機能領域の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 木下沙綾，桑江朝臣，阿部章夫
  • 学会等名: 第93回日本細菌学会総会 2020
• [学会発表] 百日咳菌におけるIII型分泌タンパク質の産生条件の検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 後藤雅貴，桑江朝臣，阿部章夫
  • 学会等名: 第93回日本細菌学会総会 2020
• [学会発表] 気管支敗血症菌のBcr4はIII型分泌機構に必須なタンパク質でありBspRの機能を制御す (2019)
  • 著者名/発表者名: 桑江朝臣，西村隆太郎，阿部章夫
  • 学会等名: 第92回日本細菌学会総会 2019
• [備考] researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/akioabe
• [備考] 北里大学大学院感染制御科学府・細菌感染制御学研究室
  • URL: https://sites.google.com/view/abe-lab/home