sRNAの機能解析に基づく百日咳菌の感染成立機構の解明

• 研究課題/領域番号: 19K16638
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 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: 平松 征洋 大阪大学, 微生物病研究所, 助教 (90739210)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 百日咳 / small RNA / sRNA

研究開始時の研究の概要

百日咳菌はBvgAS二成分制御系と呼ばれる環境応答システムによって病原因子の発現を調節し、感染を成立させていると考えられてきた。しかし、近年のin vivo研究において、様々な矛盾が指摘されている。申請者は、これまでにin vivoにおける病原因子の制御機構に着目し、タンパク質の発現を転写後レベルで制御するnon-coding small RNA（sRNA）の発現量が宿主感染時に大幅に増加していることを見出した。本研究では、百日咳菌感染時のsRNA発現の調節機構と当該sRNAによって制御される因子を解析することで、新たな観点から百日咳菌の感染成立機構の理解を目指す。

研究成果の概要

百日咳菌の病原因子の発現は、これまでの試験管培養時（in vitro）の研究成果から、BvgAS二成分制御系によって転写レベルで調節されていると考えられてきた。本研究課題では、宿主内（in vivo）における病原性発現制御機構に着目し、in vivoで高発現するsmall RNA（sRNA）の一種Bpr4が百日咳菌の主要接着因子である繊維状赤血球凝集素（FHA）の発現量をBvgAS非依存的に転写後レベルで増加させ、本菌の宿主への感染を促していることを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果から、これまで知られていなかった百日咳菌のin vivoにおけるsRNAによる病原性発現調節機構の一端が明らかとなった。百日咳菌の宿主への感染に関与するsRNAの報告はこれまでになく、本菌の感染成立機構の理解に新たな側面を付け加えることができたと考えている。さらに、sRNAを中心とした宿主感染時の百日咳菌の病原性発現機構の理解は、百日咳の新たな病原性制御法の開発に貢献するものと期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Identification of the minimum region of Bordetella pertussis Vag8 required for interaction with C1 inhibitor (2020)
  • 著者名/発表者名: Onoda Naoki、Hiramatsu Yukihiro、Teruya Shihono、Suzuki Koichiro、Horiguchi Yasuhiko
  • 雑誌名: Microbiology and Immunology 巻: 64 号: 8 ページ: 570-573
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12799
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Expression of small RNAs of Bordetella pertussis colonizing murine tracheas (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiramatsu Yukihiro、Suzuki Koichiro、Motooka Daisuke、Nakamura Shota、Horiguchi Yasuhiko
  • 雑誌名: Microbiology and Immunology 巻: - 号: 6 ページ: 469-475
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12791
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bordetella Dermonecrotic Toxin Is a Neurotropic Virulence Factor That Uses CaV3.1 as the Cell Surface Receptor. (2020)
  • 著者名/発表者名: Teruya S, Hiramatsu Y, Nakamura K, Fukui-Miyazaki A, Tsukamoto K, Shinoda N, Motooka D, Nakamura S, Ishigaki K, Shinzawa N, Nishida T, Sugihara F, Maeda Y, Horiguchi Y.
  • 雑誌名: mBio 巻: 11 号: 2 ページ: 03146-19
  • DOI: 10.1128/mbio.03146-19
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bordet‐Gengou agar medium supplemented with albumin‐containing biologics for cultivation of bordetellae (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiramatsu Yukihiro、Osada‐Oka Mayuko、Horiguchi Yasuhiko
  • 雑誌名: Microbiology and Immunology 巻: 63 号: 12 ページ: 513-516
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12742
  • NAID: 40022103554
  • 査読あり
• [学会発表] マウス咳発症モデルを用いた百日咳の咳発作発症機構の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 平松征洋、鈴木孝一朗、西田隆司、堀口安彦
  • 学会等名: 第93回日本細菌学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 宿主感染時に高発現する百日咳菌small RNAの機能解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 平松征洋、鈴木孝一朗、堀口安彦
  • 学会等名: 第73回日本細菌学会関西支部総会
• [学会発表] マウスモデルから見た百日咳における咳発作発症機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 平松征洋、鈴木孝一朗、西田隆司、堀口安彦
  • 学会等名: 第73回日本細菌学会関西支部総会
• [学会発表] 新規発光システムを用いた気管支敗血症菌感染のin vivoイメージング手法の構築 (2020)
  • 著者名/発表者名: 玉木優生、西田隆司、平松征洋、堀口安彦
  • 学会等名: 第73回日本細菌学会関西支部総会
• [学会発表] Modification of Bordet-Gengou agar medium for cultivation of bordetellae (2020)
  • 著者名/発表者名: 平松征洋、岡真優子、堀口安彦
  • 学会等名: 第93回日本細菌学会総会
• [学会発表] ボルデテラ属細菌培養用Bordet-Gengou培地の改良 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平松征洋、岡真優子、堀口安彦
  • 学会等名: 第72回日本細菌学会関西支部総会
• [学会発表] ボルデテラ壊死毒（DNT）の受容体同定を通じた百日咳病態の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 照屋志帆乃、平松征洋、篠田典子、塚本健太郎、中村佳司、石垣佳祐、堀口安彦
  • 学会等名: 第66回トキシンシンポジウム
• [学会発表] Identification of Bordetella dermonecrotic toxin receptor (2019)
  • 著者名/発表者名: 平松征洋、照屋志帆乃、中村佳司、福井理、塚本健太郎、堀口安彦
  • 学会等名: 第18回あわじ感染と免疫国際フォーラム
• [学会発表] Identification of Bordetella dermonecrotic toxin receptor (2019)
  • 著者名/発表者名: Shihono Teruya、Yukihiro Hiramastu、Noriko Shinoda、Kentaro Tsukamoto、Keiji Nakamura、Aya Fukui-Miyazaki、Keisuke Ishigaki、Yasuhiko Horiguchi
  • 学会等名: ETOX19
  • 国際学会
• [備考] 大阪大学微生物病研究所 分子細菌学分野
  • URL: http://bactox1.biken.osaka-u.ac.jp/LabWeb/
• [産業財産権] 百日咳に対する鎮咳薬および百日咳に対する鎮咳薬のスクリーニング法 (2019)
  • 発明者名: 堀口安彦、平松征洋
  • 権利者名: 堀口安彦、平松征洋
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2019-087332
  • 出願年月日: 2019