新規病原性遺伝子群を基盤とする病原性発現コアシステムの把握

• 研究領域: 感染現象のマトリックス
• 研究課題/領域番号: 21022015
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 関水 和久 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 教授 (90126095)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 15,400千円 (直接経費: 15,400千円); 2010年度: 7,700千円 (直接経費: 7,700千円); 2009年度: 7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
• キーワード: CvfB / RNA結合タンパク質 / 肺炎レンサ球菌 / 黄色ブドウ球菌 / 溶血毒素 / リボソーム / カイコ / SCCmec領域

研究概要

我々は病原性細菌が共通して持つ病原性発現機構(病原性発現コアシステム)の理解を目指し、黄色ブドウ球菌のカイコ感染モデルを用いて、細菌間で保存された新規の病原性遺伝子cvfA、cvfB、cvfCを同定した。本研究では、CvfBの結晶構造解析を行い、CvfBの分子機能を明らかすることを試みた。肺炎レンサ球菌のCvfBを1.4Åの解像度で結晶構造を明らかにした。CvfBは、3つのS1 RNA結合ドメインと1つのWinged-Helix(WH)ドメインからなるL字型の構造を有することが明らかとなった(2)。肺炎レンサ球菌と黄色ブドウ球菌のCvfBは、いずれもpoly(U)結合活性を有した。poly(U)との結合には、CvfBのC末端側のS1 RNA結合ドメインとWHドメインが必要であった。結晶構造からWHドメインの3つのリジンがRNAと相互作用することが予想されたこと、ならびにリジンに変異を導入したCvfB(K249A/K267A/K275A)がpoly(U)結合活性を低下したことから、WHドメインのリジン残基がRNAとの直接結合に必要であることが示唆された。さらに我々は、CvfB抗体による免疫沈降により、CvfBの相互作用因子として、30Sリボソームの構成タンパク質であるS9を同定した。CvfBとS9の結合には、CvfBのWHドメインが必要であった。WHドメイン欠損CvfBをコードする変異型cvfBは、黄色ブドウ球菌のcvfB遺伝子破壊株における溶血毒素の産生量低下を相補しなかった。したがって、CvfBはWHドメインを介してRNAならびにリボソームと相互作用し、溶血毒素産生に寄与すると考えられる。以上の結果は、CvfBが翻訳段階で病原性遺伝子の発現を調節するRNA結合タンパク質であることを示唆する。

研究成果

• [雑誌論文] An Invertebrate Hyperglycemic Model for the Identification of Anti-Diabetic Drugs. (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y, Sumiya E, Sugita T, Sekimizu K.
  • 雑誌名: PLoS one 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Purification of innate immunostimulant from green tea using a silkworm muscle contraction assay. (2011)
  • 著者名/発表者名: Dhital S, Hamamoto H, Urai M, Ishii K, Sekimizu K.
  • 雑誌名: Drug Discoveries & Therapeutics. 巻: 5 ページ: 18-25
  • NAID: 130005054690
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcription and Translation Products of the Cytolysin Gene psm-mec on the Mobile Genetic Element SCCmec Regulate Staphylococcus aureus Virulence. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kaito C, Saito Y, Nagano G, Ikuo M, Omae Y, Hanada Y, Han X, Kuwahara-Arai K, Hishinuma T, Baba T, Ito T, Hiramatsu K, Sekimizu K.
  • 雑誌名: PLoS Pathog. 巻: 3;7(2)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Porphyromonas gingivalis peptidoglycans induce excessive activation of the innate immune system in silkworm larvae. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ishii K, Hamamoto H, Imamura K, Adachi T, Shoji M, Nakayama K, Sekimizu K.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 285(43) ページ: 33338-33347
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell-permeable carboxy-terminal p27Kip1 peptide exhibits anti-tumor activity by inhibiting Pim-1 kinase (2010)
  • 著者名/発表者名: Morishita D, Takami M, Yoshikawa S, Katayama Ryohei, Sato S, Kukimoto-Niino M, Umehara T, Shirouzu M, Sekimizu K, Yokoyama S, Fujita N
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 巻: 286 ページ: 2681-2688
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of therapeutic effects and pharmacokinetics of antibacterial chromogenic agents in silkworm model of Staphylococcus aureus infection (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujiyuki T, Imamura K, Hamamoto H, Sekimizu K.
  • 雑誌名: Drug Dicoveries and Therapeutics 巻: 4(5) ページ: 349-354
  • 査読あり
• [雑誌論文] The insect cytokine, paralytic peptide(PP) induces cellular and humoral immune responses in the silkworm Bombyx mori. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ishii K, Hamamoto H, Kamimura M, Nakamura Y, Noda H, Imamura K, Mita K, Sekimizu K.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 285(37) ページ: 28635-28642
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of silkworms for identification of drug candidates having appropriate pharmacokinetics from plant sources (2010)
  • 著者名/発表者名: Asami Y, Horie R, Hamamoto H, Sekimizu K
  • 雑誌名: BMC Pharmacology 巻: 10 ページ: 7-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] The cvfC operon of Staphylococcus aureus contributes to virulence via the expression of the thyA gene (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikuo M, Kaito C, Sekimizu K
  • 雑誌名: Microbial Pathogenesis 巻: 49(1-2) ページ: 1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibitory role for D-alanylation of wall teichoic acid in activation of insect Toll pathway by peptidoglycan of Staphylococcus aureus. (2010)
  • 著者名/発表者名: Tabuchi Y, Shiratsuchi A, Kurokawa K, Gong JH, Sekimizu K, Lee BL, Nakanishi Y.
  • 雑誌名: J Immunol. 巻: 15;185(4) ページ: 2424-31
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of a virulence regulatory factor CvfB reveals a novel winged-helix RNA binding module (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y, Xu Q, Kaito C, Farr C L, Axelrod H L, Chiu H-J, Klock H E, Knuth M W, Miller M D, Elsliger M-A, Deacon A M, Godzik A, Lesley S A, Sekimizu K, Wilson I A
  • 雑誌名: Structure 巻: 18(4) ページ: 537-547
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shuttle vectors derived from pN315 for study of essential genes in Staphylococcus aureus (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsuo M, Kurokawa K, Lee BL, Sekimizu K.
  • 雑誌名: Biol.Pharm.Bull. 巻: 33(2) ページ: 198-203
  • NAID: 130000156624
  • 査読あり
• [雑誌論文] The cvfC operon of Staphylococcus aureus contributes to virulence via expression of the thyA gene (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikuo M, Kaito C, Sekimizu K
  • 雑誌名: Microb Pathog (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of a virulence regulatory factor CvfB reveals a novel winged-helix RNA binding module (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y, Xu Q, Kaito C, Farr CL, Axelrod HL, Chiu H-J, Klock HE, Knuth MW, Miller MD, Elsliger M-A, Deacon AM, Godzik A, Lesly SA, Sekimizu K, Wilsom IA
  • 雑誌名: Structur (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shuttle vectors derived from pN315 for study of essential genes in Staphylococcus aureus (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsuo M, Kurokawa K, Lee BL, Sekimizu K
  • 雑誌名: Biol Pharm Bull 33 ページ: 198-203
  • NAID: 130000156624
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel RNA polymerase II mutation suppresses transcriptional fidelity and oxidative stress sensitivity in rpb9Delta yeast (2010)
  • 著者名/発表者名: Koyama H, Ueda T, Ito T, Sekimizu K
  • 雑誌名: Genes Cells 15 ページ: 151-159
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution of Kakugo virus and its effects on the gene expression profile in the brain of the worker honeybee Apis mellifera L (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujiyuki T, Matsuzaka E, Nakaoka T, Takeuchi H, Wakamoto A, Ohka S, Sekimizu K, Nomoto A, Kubo T
  • 雑誌名: J Virol 83 ページ: 11560-11568
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of lipoteichoic acid as a ligand for draper in the phagocytosis of Staphylococcus aureus by Drosophila hemocytes (2009)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto Y, Tabuchi Y, Sakurai K, Kutsuna M, Kurokawa K, Awasaki T, Sekimizu K, Nakanishi Y, Shiratsuchi A
  • 雑誌名: J Immunol 183 ページ: 7451-7460
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of target specificity of antibacterial agents using Staphylococcus aureus ddlA mutants and D-cycloserine in a silkworm infection model (2009)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa K, Hamamoto H, Matsuo M, Nishida S, Yamane N, Lee BL, Murakami K, Maki H, Sekimizu K
  • 雑誌名: Antimicrob Agents Chemother 53 ページ: 4025-4027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid exchange of bound ADP on the Staphylococcus aureus replication initiation protein DnaA (2009)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa K, Mizumura H, Takaki T, Ishii Y, Ichihashi N, Lee BL, Sekimizu K
  • 雑誌名: J Biol Chew 284 ページ: 34201-34210
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prevention of death in bacterium-infected mice by a synthetic antimicrobial peptide, L5, through activation of host immunity (2009)
  • 著者名/発表者名: Okuyama-Nishida Y, Akiyama N, Sugimori G, Nomura K, Ogawa K, Homma KJ, Sekimizu K, Tsujimoto M, Natori S
  • 雑誌名: Antimicrob Agents Chemother 53 ページ: 2510-2516
  • 査読あり
• [雑誌論文] Auxiliary role for d-alanylated wall teichoic acid in Toll-like receptor 2-mediated survival of Staphylococcus aureus in macrophages (2009)
  • 著者名/発表者名: Shiratsuchi A, Shimizu K, Watanabe I, Hashimoto Y, Kurokawa K, Razanajatovo IM, Park KH, Park HK, Lee BL, Sekimizu K, Nakanishi Y
  • 雑誌名: Immunology (In press)
  • NAID: 120001828365
  • 査読あり
• [雑誌論文] Silkworm as a model animal to evaluate drug candidate toxicity and metabolism (2009)
  • 著者名/発表者名: Hamamoto H, Tonoike A, Narushima K, Horie R, Sekimizu K
  • 雑誌名: Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol 149 ページ: 334-339
  • 査読あり
• [学会発表] カイコ幼虫感染症モデルを用いた、バイオアッセイによる感染症治療薬シーズの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 関水和久
  • 学会等名: 彩都産学官連携シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-01-27
• [学会発表] 新規病原性遺伝子群を基盤とする病原性発現システムの把握 (2011)
  • 著者名/発表者名: 関水和久
  • 学会等名: 特定領域感染現象のマトリックス第7回全体班会議
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-01-13
• [学会発表] USE OF SILKWORMS FOR EVALUATION OF THERAPEUTIC EFFECTS OF AN TIBIOTICS (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuhisa Sekimizu
  • 学会等名: 9th NRCT-JSPSタイジョイントセミナー
  • 発表場所: バンコク(タイ)
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] カイコ創薬のすすめ (2010)
  • 著者名/発表者名: 関水和久
  • 学会等名: 日本農芸化学会西日本支部 若手シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2010-10-23
• [学会発表] カイコ病態モデルを利用した医薬品開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 関水和久
  • 学会等名: 第35回製剤セミナー
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2010-07-22
• [学会発表] カイコモデルDMにおける観察研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 関水和久
  • 学会等名: 中頭病院講演会
  • 発表場所: ちばなホール(沖縄)
  • 年月日: 2010-01-14
• [学会発表] Use of Silkworms for Evaluating Bacterial Pathogenicity and the Therapeutic Effects of Antibiotics (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuhisa Sekimizu
  • 学会等名: The 10^<th> Awaji International Forum on Infection and Immunity
  • 発表場所: 淡路
• [学会発表] Discovery of novel, therapeutically effective antibiotics by using the silkworm infection model (2010)
  • 著者名/発表者名: 関水和久
  • 学会等名: The 5th Japan-Korea Chemical Biology symposium
  • 発表場所: 韓国釜山
• [学会発表] ヒト病態モデルとしてのカイコ研究の現状と展望 (2009)
  • 著者名/発表者名: 関水和久
  • 学会等名: 公開シンポジウム「カイコ産業の未来～新産業を創出する遺伝子組換えカイコ～」農業生物資源研究所
  • 発表場所: 群馬県庁ビジターセンター
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] カイコをモデル動物とした試験方法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 関水和久
  • 学会等名: 日本動物実験代替法学会2009年技術講習会
  • 発表場所: 臨床研究情報センター(神戸)
  • 年月日: 2009-08-21
• [図書] カイコを感染症モデル動物に利用した抗生物質の開拓 (2010)
  • 著者名/発表者名: 内田龍児、浜本洋、関水和久、供田洋
  • 出版者: バイオサイエンスとインダストリー
• [備考]
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~bisei/index.html
• [産業財産権] 新規環状ペプチド化合物とその製造方法及び感染症治療薬 (2010)
  • 発明者名: 関水和久, 浜本洋, 村上和久
  • 権利者名: (株)ゲノム創薬研究所・東京大学
  • 産業財産権番号: 2010-119138
  • 出願年月日: 2010-05-25
• [産業財産権] 抗生物質産生微生物及びそれが産生した抗生物質 (2010)
  • 発明者名: 関水和久, 浜本洋, 村上和久
  • 権利者名: (株)ゲノム創薬研究所・東京大学
  • 産業財産権番号: 2010-119139
  • 出願年月日: 2010-05-25
• [産業財産権] 抗生物質含有画分、その抗生物質及びその抗生物質の製造方法 (2010)
  • 発明者名: 関水和久, 浜本洋, 村上和久
  • 権利者名: (株)ゲノム創薬研究所・東京大学
  • 産業財産権番号: 2010-119140
  • 出願年月日: 2010-05-25
• [産業財産権] 血糖値降下物質 (2010)
  • 発明者名: 関水和久, 松本靖彦
  • 権利者名: (株)ゲノム創薬研究所・東京大学
  • 産業財産権番号: 2010-128203
  • 出願年月日: 2010-06-03
• [産業財産権] 糖尿病予防・改善剤のスクリーニング方法及び糖尿病予防・改善剤のスクリーニング用キット (2010)
  • 発明者名: 関水和久, 松本靖彦
  • 権利者名: ゲノム創薬研究所、東京大学
  • 産業財産権番号: 2010-034286
  • 出願年月日: 2010-02-19
• [産業財産権] 血糖低下剤及びそれを添加してなる糖尿病の予防又は病状改善のための飲食品 (2009)
  • 発明者名: 関水和久, 小方康至, 松本靖彦
  • 権利者名: ゲノム創薬研究所、東京大学
  • 出願年月日: 2009-06-30
  • 外国
• [産業財産権] 植物体由来の自然免疫活性化作用が増強された自然免疫活性化組成物 (2009)
  • 発明者名: 関水和久, 浜本洋
  • 権利者名: ゲノム創薬研究所、東京大学、イマジングローバルケア
  • 出願年月日: 2009-06-22
  • 外国
• [産業財産権] 自然免疫機能活性化組成物の製造方法及び自然免疫機能活性化組成物 (2009)
  • 発明者名: 関水和久, 浜本洋
  • 権利者名: ゲノム創薬研究所、東京大学、イマージングローバルケア
  • 産業財産権番号: 2009-148108
  • 出願年月日: 2009-06-22
• [産業財産権] 薬剤の評価方法及び薬剤スクリーニング方法 (2009)
  • 発明者名: 関水和久, 松本靖彦, 小方康至
  • 権利者名: ゲノム創薬研究所、東京大学
  • 産業財産権番号: 2009-251567
  • 出願年月日: 2009-11-01