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2016 年度 実績報告書

A群レンサ球菌特異的糖鎖を認識するオートファジー誘導機構の解析

研究課題

研究課題/領域番号 16H05188
研究機関京都大学

研究代表者

中川 一路  京都大学, 医学研究科, 教授 (70294113)

研究分担者 野澤 孝志  京都大学, 医学研究科, 助教 (10598858)
相川 知宏  京都大学, 医学研究科, 助教 (70725499)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードA群レンサ球菌 / オートファジー / ゼノファジー / A群特異的糖鎖 / Rabタンパク質
研究実績の概要

オートファジーは生理的な細胞内小器官の分解や、栄養飢餓時のアミノ酸供給源として機能しているが、宿主細胞内に侵入した菌は、細胞質に逃れる菌は選択性オートファジーによって認識される.この過程では、細菌がp62/NDP52などのアダプター分子を介してユビキチンと結合することで、オートファジーによって分解されているとされている.ところが、この菌体の排除に関わるオートファジーでは、菌の種類によって誘導されるオートファジーの様相が著しく異なることから、細胞内に、各菌を特異的に認識する機構が存在することが予測される.本研究では、菌体表層のユビキチン化に関わる部位の同定と宿主の新規ユビキチン化システムの同定を試みることで、細菌感染特異的なオートファジーの誘導・制御に関わる制御系を明らかとする.A群レンサ球菌の種特異的糖鎖合成系の酵素については、これまでのゲノム解析の結果から、糖鎖の合成そのものに関わる遺伝子群は、gacA, B, C, F, G, H, I, Kの8種類であることが分かっている.これらの8種の合成系の欠失変異体、および菌体表層の莢膜多糖の合成系であるhasA, B, Cの欠失変異体を作成し、各変異体を培養細胞に感染させ、経時的なユビキチンによる認識・オートファジーによる認識を共焦点レーザー顕微鏡により検討を行った.その結果,gacI変異体によってオートファゴソーム形成率の低下が認められた.この結果から,これまで考えられているアダプターモデル以外でも菌体表層の菌種特異的な糖鎖を認識してオートファゴソーム形成に導く経路の存在が推察される.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

糖鎖合成系は,菌体の表層構造だけでなく,細胞壁の合成にも関わっているため,当初の予定では,遺伝子破壊によって致死となる可能性も考えられた.当初予定した12の糖鎖遺伝子合計系のうち,必須であるA-Cについては,近縁種で必須遺伝子であることが報告されたが,実際にその欠失変異体はできていない.しかし,側鎖の合成系であるD-Lの9つの遺伝子については,欠失変異体およびその相補株の作成に成功した.また細胞への感染系を用いて,そのうちの複数の変異体で,宿主細胞内への侵入率はかわらないものの,著しくオートファゴソームの誘導が減弱する株が分離された.このうち,gacIの欠失変異体がもっともその減弱率が高く,親株に比較するとオートファゴソームそのものが小さく,また不完全な形成を示し,宿主細胞内での認識に菌体表層のA群特異的糖鎖が関わっていることが明らかとなった.

今後の研究の推進方策

A群レンサ球菌特異的な糖鎖がオートファジー誘導そのものに関わっている可能性が示唆されたため,その糖鎖の認識が何によって行われるのかについて予定どおり解析を進めていく.細胞内に侵入した菌のオートファジーによる認識は,これまでアダプターモデルと呼ばれ,ユビキチン化された菌が,アダプターと呼ばれるユビキチンとオートファゴソーム膜表層に存在するLC3との間に介在するタンパクが存在しておりオートファゴソームが誘導されているとされているが,なぜ細菌の表層がユビキチン化されるのかについては明らかとされていない.そこで,H29年度では,細胞内の糖鎖を認識してユビキチン化する酵素にも着目して,細胞内にはいった細菌の糖鎖認識メカニズムを明らかとする予定である.

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] タイ保健省(タイ)

    • 国名
      タイ
    • 外国機関名
      タイ保健省
  • [雑誌論文] The STX6-VTI1B-VAMP3 complex facilitates xenophagy by regulating the fusion between recycling endosomes and autophagosomes2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nozawa, A. Minowa-Nozawa, C. Aikawa, I. Nakagawa.
    • 雑誌名

      Autophagy

      巻: 13 ページ: 57-69

    • DOI

      10.1080/15548627.2016.1241924

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bcl-xL Affects Group A Streptococcus-Induced Autophagy Directly, by Inhibiting Fusion between Autophagosomes and Lysosomes, and Indirectly, by Inhibiting Bacterial Internalization via Interaction with Beclin 1-UVRAG2017

    • 著者名/発表者名
      Nakajima S, Aikawa C, Nozawa, T, Minowa-Nozawa A, Toh H, Nakagawa I
    • 雑誌名

      PLos One

      巻: 12 ページ: e0170138

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0170138

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] YvqE and CovRS of Group A Streptococcus Play a Pivotal Role in Viability and Phenotypic Adaptations to Multiple Environmental Stresses2017

    • 著者名/発表者名
      Roobthaisong A, Aikawa C,Nozawa T, Maruyama F, Nakagawa I
    • 雑誌名

      Plos One

      巻: 12 ページ: e017612

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0170612

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Complete Genome Sequences of Broad-Host-Range Pseudomonas aeruginosa Bacteriophages ΦR18 and ΦS12-12016

    • 著者名/発表者名
      T. Furusawa, H. Iwano, H. Higuchi, M. Usui, F. Maruyama, I. Nakagawa, H. Yokota, Y. Tamura.
    • 雑誌名

      Genome Annouc

      巻: 3 ページ: e0041-16

    • DOI

      10.1128/genomeA.00041-16

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative Genome Analyses of Streptococcus suis Isolates from Endocarditis Demonstrate Persistence of Dual Phenotypic Clones2016

    • 著者名/発表者名
      Tohya M, Watanabe T, Maruyama, F., Arai, S., Ota, A., Athey, TB., Fittipaldi, N, Nakagawa, I., Sekizaki, T.
    • 雑誌名

      Plos One

      巻: 11 ページ: e0159558

    • DOI

      1.10.1371/journal.pone.0159558

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Microbially cleaved immunoglobulins are sensed by the innate immune receptor LILRA22016

    • 著者名/発表者名
      K. Hirayasu, F. Sito, T. Suenaga, K. Shida, N. Arase, K. Oikawa, T. Yamaoka, H., H., Murota, H. Chibana, I. Nakagawa, T. Kubori, H. Nagai, Y, Nakamura, I. Katayama, M. Collonna, H. Arase
    • 雑誌名

      Nature Microbiol.

      巻: 1 ページ: 16054

    • DOI

      10.1038/nmicrobiol.2016.54

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Prevalent emm types and superantigen gene patterns of group A Streptococcus in Thailand.2016

    • 著者名/発表者名
      W. Paveenkittiporn, T. Nozawa, S. Dejsirilert, I. Nakagawa, S. Hamada
    • 雑誌名

      Epidemiol. Infect.

      巻: 144 ページ: 864-869

    • DOI

      10.1017/S0950268815001880

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 細菌感染とオートファジー2017

    • 著者名/発表者名
      中川一路
    • 学会等名
      第90回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      仙台国際センター(仙台)
    • 年月日
      2017-03-19 – 2017-03-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Streptococcus pyogenes NADglycohydrolase as negative regulator for internalization into HeLa cells2017

    • 著者名/発表者名
      藤 博貴,相川 知宏,中島 慎太郎,野澤 孝志,野澤 敦子,中川 一路
    • 学会等名
      第90回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      仙台国際センター(仙台)
    • 年月日
      2017-03-19 – 2017-03-21
  • [学会発表] 潜在期結核菌抗原の精製と感染診断への応用2017

    • 著者名/発表者名
      西田 由貴子,尾関 百合子,立石 善隆,西山 晃史,山本 三郎,中 川 一路,松本 壮吉
    • 学会等名
      第90回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      仙台国際センター(仙台)
    • 年月日
      2017-03-19 – 2017-03-21
  • [学会発表] 豚の成長に伴う Streptococcus suis と類縁菌 Streptococcus parasuis の菌数変化の違い2017

    • 著者名/発表者名
      新井 沙倉,金 炫呈,遠矢 真理,渡辺 孝康,鈴木 詠律子, 丸山 史人,中川 一路,関崎 勉
    • 学会等名
      第90回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      仙台国際センター(仙台)
    • 年月日
      2017-03-19 – 2017-03-21
  • [学会発表] Bcl-xL regulates Group A Streptococcus internalization to host cell and autophagosome-lysosome fusion2017

    • 著者名/発表者名
      中島 慎太郎,相川 知宏,野澤 孝志,野澤 敦子,藤 博貴,中 川 一路
    • 学会等名
      第90回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      仙台国際センター(仙台)
    • 年月日
      2017-03-19 – 2017-03-21
  • [学会発表] A 群レンサ球菌ゲノム上のプロファージが宿主の遺伝子発現に及 ぼす影響の解明について2017

    • 著者名/発表者名
      山田 俊介,相川 知宏,野澤 孝志,中川 一路
    • 学会等名
      第90回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      仙台国際センター(仙台)
    • 年月日
      2017-03-19 – 2017-03-21
  • [学会発表] 細菌叢遺伝子発現解析によるインプラント周囲炎および歯周炎の 疾患特異的な細菌ネットワーク2017

    • 著者名/発表者名
      渡辺 孝康,芝 多佳彦,加地 博一,村瀬 一典,竹内 康雄, 丸山 史人,和泉 雄一,中川 一路
    • 学会等名
      第90回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      仙台国際センター(仙台)
    • 年月日
      2017-03-19 – 2017-03-21
  • [学会発表] Identification of novel inhibitor for Group A Streptococcus growth2017

    • 著者名/発表者名
      相川 知宏,星野 将人,長門石 曉,津本 浩平,中川 一路
    • 学会等名
      第90回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      仙台国際センター(仙台)
    • 年月日
      2017-03-19 – 2017-03-21
  • [学会発表] A 群レンサ球菌は NAD-glycohydrolase によりゴルジ体断片化を誘導しサイトカイン分泌経路を阻害する2016

    • 著者名/発表者名
      野澤孝志、中川一路
    • 学会等名
      第49回レンサ球菌研究会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎)
    • 年月日
      2016-07-08 – 2016-07-09
  • [学会発表] 細菌表層機能分子をターゲットとした分子標的薬開発2016

    • 著者名/発表者名
      中川一路,星野将人,相川知宏,津本浩平
    • 学会等名
      第49回レンサ球菌研究会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎)
    • 年月日
      2016-07-08 – 2016-07-09
  • [学会発表] 細菌分子による細胞内メンブレントラフィックの制御-A 群レンサ球菌をモデルとして-2016

    • 著者名/発表者名
      中川一路
    • 学会等名
      第25回内毒素・LPS研究会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(東京)
    • 年月日
      2016-06-25 – 2016-06-25
    • 招待講演
  • [備考] http://www.bac.med.kyoto-u.ac.jp

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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