| 研究課題/領域番号 |
20K07480
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分49050:細菌学関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
加藤 文紀 広島大学, 医系科学研究科(歯), 助教 (70452589)
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| 研究分担者 |
岡 広子 広島大学, 医系科学研究科(歯), 主任特任学術研究員 (60452588)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 黄色ブドウ球菌 / ストレス応答 / 膜タンパク質 / 細胞死 / トキシン・アンチトキシン / 生育阻害 / 酸化ストレス / トキシン・アンチトキシン システム / TAシステム / パーシスター形成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、1)新規に見出した黄色ブドウ球菌トキシン・アンチトキシン(TA)システムであるTsaA/TsaTによる細胞内ATP量制御機構の解明および、2)黄色ブドウ球菌の薬剤抵抗性を有するパーシスター形成に注目してTsaA/TsaTの生理的な役割の解明を目指した研究を行う。本研究を通して黄色ブドウ球菌の新規TAシステムTsaA/TsaTによる細胞内ATP量制御を介した新規な黄色ブドウ球菌の細胞死制御モデルを提唱することができる。さらに、本研究は黄色ブドウ球菌のTAシステムを標的とした抗菌薬の開発および既存抗菌薬の効果を高める感染症治療薬開発の基盤情報を提供するものである。
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| 研究実績の概要 |
細菌には、細菌自身の生存に必須な細胞機能を停止させる事で、細菌細胞の分裂停止および細胞死を誘導するトキシンと、そのトキシン活性を中和するアンチトキシンから成るトキシン・アンチトキシン(TA)システムが存在する。TAシステムは、当初、プラスミドDNAの安定的な保持機構として見出されたが、ゲノム配列情報の解読から、現在までに細菌の染色体上には多数のTAシステムが存在することが明らかになっている。染色体上に存在するTAシステムは、細菌のストレス応答、ファージからの防御、病原性、バイオフィルム形成、薬剤感受性や薬剤抵抗性に関与することが報告されている。本研究では、我々が新規に見出した黄色ブドウ球菌のTAシステム TsaA/TsaTがどのような機構で黄色ブドウ球菌に細胞死を誘導するのか、および黄色ブドウ球菌においてどのような生理的な役割を有するのか、特に抗菌薬作用時におけるパーシスター形成と酸化ストレスに注目して解明することを目的としている。当該年度は、TsaT遺伝子に蛍光タンパク質またはFLAGタグを融合させレポーターアッセイにより、黄色ブドウ球菌細胞内でTsaTトキシンが発現する生理的な条件を探索した。しかしながら、明確な条件を見出せておらず、さらなる検討が必要である。加えて、国際共同研究機関である米国・ラトガース大学にて研究滞在し、黄色ブドウ球菌細胞内でのTsaAアンチトキシンタンパク質とTsaTトキシンタンパク質との相互作用解析によりアンチトキシンがトキシン活性を中和する機構の解析を実施した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当該年度において、膜タンパク質からなるTsaAおよびTsaTタンパク質は、黄色ブドウ球菌の細胞膜上で機能していると推定されることから、国際共同研究先にてタンパク質ータンパク質複合体形成を化学的にクロスリンクさせた状態で、TsaTタンパク質およびTsaAタンパク質に結合するタンパク質を解析する事を試みた。しかしながら、現在までのところ結合を検出できていない。そのため更なる条件検討が必要であり、問題解決のために人工膜状でのタンパク質ータンパク質間相互作用解析を実施する事も今後検討する。また、これまでに遺伝子欠損株および遺伝子過剰発現株を用いてTsaA/TsaT TAシステムの生理的な役割の解明に至っていないことから、TsaT遺伝子に蛍光タンパク質またはFLAGタグを融合させレポーターアッセイにより、黄色ブドウ球菌細胞内でTsaTトキシンが発現する生理的な条件を探索しているが、明確な条件を見出せておらず、さらに検討が必要である。これまでの研究成果として、1)黄色ブドウ球菌のTsaA/TsaT TAシステムが二つの膜タンパク質から成る事、及び2)中和活性に重要なそれぞれのアミノ酸残基定に関して論文投稿し、現在リバイスを行なっており論文掲載に向けて修正を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の研究計画から遅れていることから、補助事業期間を延長して黄色ブドウ球菌のTsaA/TsaT TAシステムによる細胞分裂・細胞死制御機構および生理的な役割の解明を試みる。トキシンとアンチトキシンの両膜タンパク質による相互作用を明らかにするため、実験条件の更なる検討を行いつつ、人工膜上でのタンパク質ータンパク質間相互作用解析を検討する。さらに、蛍光タンパク質を用いたTsaT遺伝子のレポーターアッセイおよび発現解析により、酸化ストレス条件下および抗菌薬作用時の役割を引き続き解析する。
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