細胞外分子シャペロンの新たな機能と病原細菌のバイオフィルム形成機構

• 研究課題/領域番号: 24780079
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 東京慈恵会医科大学
• 研究代表者: 杉本 真也 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (60464393)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2012年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: バイオフィルム / 分子シャペロン / ClpB / DnaK / マトリクス / 黄色ブドウ球菌 / 抗体 / 阻害剤 / Myricetin / persister / アミロイド線維 / curli / 細胞外マトリクス / 病原細菌 / 線虫 / ブドウ球菌

研究成果の概要

細胞質でタンパク質の品質管理を担う分子シャペロンClpBおよびDnaKは、黄色ブドウ球菌の細胞外マトリクスにも含まれ、バイオフィルムの形成を正に制御する。ClpBは６量体リング構造を形成し、凝集した基質タンパク質の脱凝集を担うが、菌体外ではこれらの生理構造・機能とは全く異なる様式でバイオフィルム形成に関与することを見出した。これら分子シャペロンの機能を抗体や低分子化合物を用いて阻害することで、バイオフィルム形成や薬剤寛容性の菌の出現を抑制できることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] A refined technique for extraction of extracellular matrixes from bacterial biofilms and its applicability (2015)
  • 著者名/発表者名: Akio Chiba, Shinya Sugimoto, Fumiya Sato, Seiji Hori, Yoshimitsu Mizunoe
  • 雑誌名: Microbial Biotechnology 巻: 8 ページ: 392-403
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A refined technique for extraction of extracellular matrices from bacterial biofilms and its applicability (2015)
  • 著者名/発表者名: Akio Chiba, Shinya Sugimoto, Fumiya Sato, Seiji Hori, Yoshimitsu Mizunoe
  • 雑誌名: Microbial Biotechnology 巻: - 号: 3 ページ: 392-403
  • DOI: 10.1111/1751-7915.12155
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Novel strategy for biofilm inhibition by using small molecules targeting molecular chaperone DnaK (2015)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Arita-Morioka, Kunitoshi Yamanaka, Yoshimitsu Mizunoe, Teru Ogura, Shinya Sugimoto
  • 雑誌名: Antimicrobial Agents and Chemotherapy 巻: 59(1) 号: 1 ページ: 633-641
  • DOI: 10.1128/aac.04465-14
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thioflavin T as a fluorescence probe for monitoring RNA metabolism at molecular and cellular levels (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinya Sugimoto, Ken-ichi Arita-Morioka, Yoshimistu Mizunoe, Kunitoshi Yamanaka, Teru Ogura
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Immuno-Electron Microscopy of Primary Cell Cultures from GeneticallyModified Animals in Liquid by Atmospheric Scanning Electron Microscopy (ASEM) (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Kinoshita, Y.Mori, K.Hirano, S.Sugimoto, K.Okuda, S.Matsumoto, T.Namiki, T.Ebihara, M.Kawata, H.Nishiyama, M.Sato, M.Suga, K.Higashiyama, K.Sonomoto, Y.Mizunoe, S.Nishihara, C.Sato
  • 雑誌名: Microscopy and Microanalysis 巻: 20 号: 2 ページ: 469-483
  • DOI: 10.1017/s1431927614000178
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of bacteriocins on methicillin-resistant Staphy lococcus a ureus biofilm. Antimicrob (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Okuda, T akeshi Zendo, Shinya Sugimoto, T adayuki Iwase, Akiko T ajima, Satomi Y amada, Kenji Sonomoto & Y oshimitsu Mizunoe
  • 雑誌名: Agents Chemother 巻: 57 号: 11 ページ: 5572-5579
  • DOI: 10.1128/aac.00888-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] A simple assay for measuring catalase activity: a visual approach. (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwase T, Tajima A, Sugimoto S, Okuda K, Hironaka I, Kamata Y, Takada K, Mizunoe Y.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 3 号: 1 ページ: 3081-3081
  • DOI: 10.1038/srep03081
  • 査読あり
• [雑誌論文] Staphylococcus epidermidis Esp degrades specific proteins associated with Staphylococcus aureus biofilm formation and host-pathogen interaction. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto S, Iwamoto T, Takada K, Okuda K, Tajima A, Iwase T, Mizunoe Y.
  • 雑誌名: J Bacteriol 巻: 195 号: 8 ページ: 1645-1655
  • DOI: 10.1128/jb.01672-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Glucose triggers ATP secretion from bacteria in a growth-phase-dependent manner. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hironaka I, Iwase T, Sugimoto S, Okuda K, Tajima A, Yanaga K, Mizunoe Y.
  • 雑誌名: Appl Environ Microbiol 巻: 79 号: 7 ページ: 2328-35
  • DOI: 10.1128/aem.03871-12
  • 査読あり
• [学会発表] 細胞外アミロイド産生におけるコシャペロン非依存的な分子シャペロンDnaKの機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: ○杉本真也，有田-森岡健一，山中邦俊，小椋光，水之江義充
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Inhibition of bacterial biofilms by small compounds targeting molecular chaperone DnaK (2015)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Arita-Morioka, Kunitoshi Yamanaka, Yoshimistu Mizunoe, Teru Ogura, ○Shinya Sugimoto
  • 学会等名: Microbial Stress: From Molecule to Systems
  • 発表場所: Sitges
  • 年月日: 2015-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] 8型分泌装置の発動における細胞質分子シャペロンの機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 〇杉本真也
  • 学会等名: 第98回日本細菌学会関東支部総会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-10-29
  • 招待講演
• [学会発表] DnaK/Hsp70シャペロンシステムはVIII型分泌装置の発現と品質を制御する (2015)
  • 著者名/発表者名: ○杉本真也，有田健一，山中邦俊，小椋光，水之江義充
  • 学会等名: 第12回21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 滋賀
  • 年月日: 2015-06-04
• [学会発表] 分子シャペロンDnaKをターゲットにした小分子化合物を用いた新規バイオフィルム阻害法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: ○有田健一，山中邦俊，水之江義充，小椋光，杉本真也
  • 学会等名: 第12回21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 滋賀
  • 年月日: 2015-06-04
• [学会発表] DnaK/Hsp70 シャペロンシステムは8 型分泌装置の発現と品質を制御する (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉本 真也, 有田（森岡） 健一, 山中 邦俊, 小椋 光, 水之江 義充
  • 学会等名: 第88回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 岐阜
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] Extracellular small RNA はバイオフィルムの構造維持に重要である (2015)
  • 著者名/発表者名: 千葉 明生, 杉本 真也, 水之江 義充
  • 学会等名: 第88回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 岐阜
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] 分子シャペロンDnaKはタンパク質のフォールディングと局在化を介してバイオフィルム形成を制御する (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉本 真也, 有田（森岡） 健一, 山中 邦俊, 小椋 光, 水之江 義充
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 分子シャペロンDnaKを標的とする低分子化合物を用いた新たなバイオフィルム阻害法の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 有田(森岡) 健一, 山中 邦俊, 水之江 義充, 小椋 光, 杉本 真也
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 迅速な非侵襲的バイオフィルムマトリクス抽出法の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 千葉 明生, 杉本 真也, 佐藤 文哉, 堀 誠治, 水之江 義充
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] Fine structures of biofilms in solution visualized by atmospheric scanning electron microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinya Sugimoto, Ken-ichi Okuda, Mari Sato, Chikara Sato, Yoshimitsu Mizunoe
  • 学会等名: 19th World Congress on Advances in Oncology and 17th World Congress on Advances in Oncology
  • 発表場所: アテネ
  • 年月日: 2014-10-07 – 2014-10-13
  • 招待講演
• [学会発表] DnaK阻害剤を用いた慢性細菌感染症の制御戦略 (2014)
  • 著者名/発表者名: 有田 (森岡) 健一, 山中 邦俊, 水之江 義充, 小椋 光, 杉本 真也
  • 学会等名: 第66回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] 迅速な非侵襲的バイオフィルムマトリクス抽出法の開発． (2014)
  • 著者名/発表者名: ○千葉明生、佐藤文哉、水之江義充、杉本真也
  • 学会等名: 第87回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Effects of bacteriocins on methicillin-resistant Staphylococcus aureus biofilm. (2014)
  • 著者名/発表者名: ○奥田賢一，杉本真也，岩瀬忠行，田嶌亜紀子，水之江義充
  • 学会等名: 第87回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Staphylococcus epidermidis Esp degrades specific proteins associated with Staphylococcus aureus biofilm formation and host-pathogen interaction. (2013)
  • 著者名/発表者名: 〇Sugimoto S., Iwamoto T., Takada K., Okuda K., Tajima A, Iwase T, Chiba A., Mizunoe Y.
  • 学会等名: 5th FEMS Congress 2013
  • 発表場所: Leipzig
• [学会発表] Excreted AAA+ chaperone ClpB stimulates bacterial biofilm formation. (2013)
  • 著者名/発表者名: 〇Sugimoto S., Mizunoe Y.
  • 学会等名: 10th International Conference on AAA+ Proteins (EMBO Workshop on AAA+ proteins: From mechanisms and disease to targets).
  • 発表場所: Neuss
• [学会発表] 大気圧走査電子顕微鏡によるバクテリアの多細胞的形態“バイオフィルム”の液中高分解能観察． (2013)
  • 著者名/発表者名: 〇杉本真也、奥田賢一、千葉明生、佐藤主税、水之江義充
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] 大気圧走査電子顕微鏡による水中での細胞の観察：乳酸菌と細胞外構造． (2013)
  • 著者名/発表者名: 杉本真也、奥田賢一、並木健、東山堅一、佐藤真理、西山英利、須賀三雄、海老原達彦、松本俊介、園元謙二、水之江義充、〇佐藤主税
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] Bacterial ATP secretion (2013)
  • 著者名/発表者名: Hironaka I, Iwase T, Sugimoto S, Okuda K, Tajima A, Yanaga K, Mizunoe Y
  • 学会等名: Annual Conference of the Association for General and Applied Microbiology.
  • 発表場所: Bremen, Germany
• [学会発表] 細菌によるATP分泌機構の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 弘中一平，岩瀬忠行，杉本真也，奥田賢一，田嶌亜紀子，水之江義充
  • 学会等名: 第86回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] Quality control of staphylococcal biofilms by excreted molecular chaperones DnaK and ClpB. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto S, Okuda K, Tajima A, Iwase T, Mizunoe Y.
  • 学会等名: EMBO/EMBL Symposium, Quality Control -From Molecules to Organelles-
  • 発表場所: Heidelberg, Germany
• [学会発表] MRSA のバイオフィルムマトリクスタンパク質の網羅的解析と時空間的動態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 杉本真也、奥田賢一、佐藤主税、水之江義充
  • 学会等名: 第95回日本細菌学会関東支部総会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 細胞外に排出された細胞質分子シャペロンによるバイオフィルム形成制御メカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 杉本真也、千葉明夫、弘中一平、奥田賢一、田嶌亜紀子、岩瀬忠行、水之江義充
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] メチシリン耐性黄色ブドウ球菌バイオフィルムに対するバクテリオシンの殺菌効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 奥田賢一、善藤 威史、田嶌亜紀子、岩瀬忠行、杉本真也、弘中一平、千葉明生、園元謙二、水之江義充
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] バクテリアの多細胞的形態“バイオフィルム”の液中高分解能観察．
  • 著者名/発表者名: 〇杉本真也
  • 学会等名: 山形大学理学部・テニュアトラック合同シンポジウム
  • 発表場所: 山形
  • 招待講演
• [図書] 化学療法の領域：バイオフィルム細胞外マトリクスの分離・解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 水之江義充，千葉明生，岩瀬忠行，杉本真也
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 医学ジャーナル社
• [備考] 東京慈恵会医科大学細菌学講座
  • URL: http://square.umin.ac.jp/saikin/
• [備考] 細菌学講座 東京慈恵会医科大学 基礎・臨床講座
  • URL: http://www.jikei.ac.jp/academic/course/11_saikin.html
• [備考] 東京慈恵会医科大学医学部細菌学講座ホームページ
  • URL: http://square.umin.ac.jp/saikin/
• [備考] 東京慈恵会医科大学細菌学講座HP
  • URL: http://square.umin.ac.jp/saikin/
• [備考] 細菌学講座/東京慈恵会医科大学
  • URL: http://www.jikei.ac.jp/academic/course/11_saikin.html