黄色ブドウ球菌の二成分性血球崩壊毒素γ-ヘモリジンの血球崩壊メカニズムの解明

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09760064
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 金子 淳 東北大学, 農学部, 助手 (30221188)
• キーワード: Stuphylococcus aureus / γ-Hemolysin / Leukocidin / Panton-Valentine lenkocidin / Bactenophage

研究概要

(1) γヘモリジン各成分の機能領域の解明
申請者らは、γ-ヘモリジンはLukF,HγIIの順に赤血球に結合し、その結果膜孔を形成して細胞を崩壊することを見いだした。さらに各成分の機能領域について、以下のことを明らかにした。
(1) LukF成分:申請者らは、γ-ヘモリジン、ロイコシジンファミリーに属する、3種類のF成分を取得した。これらはいずれもHγIIとともに赤血球崩壊活性を示すが、活性の強さが異なっていた。これら成分のキメラタンパク質を作成し、さらに点変異体の解析を行った。そしてTyr^<71>残基がγヘモリジン活性に必須であることを示唆する結果を得た。また、γ-ヘモリジシ活性にLukFのN-末端のLeu^<18>Tyr^<19>Lys^<20>の領域が必要であることを見いだした。
(2) HγII成分:申請者らは、γ-ヘモリジン活性に必須な2つの領域、Lys^<23->lle^<27>及びArg^<217>を決定した。そしてこれらの領域のアミノ酸を他のアミノ酸に置換した変異体は、赤血球への結合能を失い、その結果膜孔を形成せず、崩壊に至らないことを見いだした。
(2) 赤血球膜上におけるγ-ヘモリジンの各成分の結合に必須な物質の同定
赤血球膜上おける両成分のレセプターは現在までのところ同定されていない。γヘモリジンによる赤血球の崩壊には赤血球膜上のタンパク質の存在が必須であることはすでに明らかにしており、現在さらに追究中である。
(3) 毒素成分遺伝子を有する新規ファージ、φPVLの発見
申請者らは、S.aureus P83株においてγ-へモリジン、ロイコシジンファミリーに属するPanton-Valentine型ロイコシジン(PVL)の遺伝子1ukS-lukFと同様のオペロンを構成していることを見いだした。さらにS.aureus V8株からPVL遺伝子をゲノム上のコードする新規の溶原化ファージφPVLを発見し、ファージ遺伝子の全配列を決定して、二成分性毒素がファージ変換されうることを世界で初めて発見した。φPVLはV8株ゲノム上の725アミノ酸からなる未知のタンパク質をコードするORFのC-末端に溶原化していた。また、P83株においてもPVLは溶原化したφPVL関連ファージのコードされているが、新規のinsertion sequenceのよるattachment配列の分断により、ファージとして誘導されないことを発見した。

研究成果

• [文献書誌] J.Kaneko,et.al.: "Genes of LukF-PV like component and LukM component of staphylococcal leukocidin are in the same operon." Biosci.Biotechnol.Biochem.61(3). 541-544 (1997)
• [文献書誌] J.Kaneko,et.al.: "Sequential binding of staphylococcal γ-hemolysin to human erythrocytes and complex formation of the hemolysin on the cell surface." Biosci.Biotechnol.Biochem.61(5). 846-851 (1997)
• [文献書誌] J.Kaneko,et.al.: "Panton-Valentine leukocidin genes in a phage-like particle isolated from mitomycin C-treated Staphylococcus aureus V8." Biosci.Biotechnol.Biochem.61(11). 1960-1962 (1997)
• [文献書誌] J.Kaneko,et.al.: "An N-terminal region of LukF of staphylococcal leukocidin/γ-hemolysin is crucial for the biological activity of the toxin." Biosci.Biotechnol.Biochem.62(7). 1465-1467 (1998)
• [文献書誌] K.Yokota,et.al.: "Further study on the two pivotal parts of Hlg2 for the full hemolytic activity of staphylococcal γ-hemolysin." Biosci.Biotechnol.Biochem.62(9). 1745-1750 (1998)
• [文献書誌] J.Kaneko,et.al.: "Complete nucleotide sequence and molecular characterization of the temperate staphylococcal bacteriophage φPVL carrying Panton-Valentine leukocidin genes." Gene.215(1). 57-67 (1998)