トリセルラージャンクションを標的とする病原性レンサ球菌の組織侵入機構の解析

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K11610
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 住友 倫子 大阪大学, 歯学研究科, 講師 (50423421)
• 研究分担者: 川端 重忠 大阪大学, 歯学研究科, 教授 (50273694) ; 中田 匡宣 大阪大学, 歯学研究科, 准教授 (90444497) ; 山口 雅也 大阪大学, 歯学研究科, 助教 (00714536)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: レンサ球菌 / 上皮バリア

研究実績の概要

劇症型レンサ球菌感染症の発症過程において，化膿レンサ球菌は物理バリアである上皮細胞層の細胞間接着分子を傷害し，組織深部へ侵入する．これまでに，本菌がバリア機能の維持に重要なトリセルラータイトジャンクション (TCJ) から上皮バリアを突破する現象を見出した．本研究では，TCJバリアの機能維持に重要なLSRに着目し，LSRと相互作用する細菌因子を検索するとともに，本菌の上皮バリア突破機構との関連性を検証した．
TCJ構成分子であるLSRの組換え体と反応する化膿レンサ球菌の菌体表層タンパク質を免疫沈降により回収し，ヒスチジン三連構造を有する HtpA をLSR 結合分子として同定した．LSRとHtpAの相互作用はSPR解析およびELISAで評価した．また，腸管上皮細胞であるCaco-2をトランスウェルフィルターシステムで培養し，in vitro上皮バリアモデルとした．この上皮バリアモデルに，野生株とHtpA欠失株をアピカル部位から感染させ，細菌の下部チャンバーへの到達を上皮バリア通過能として評価した．その結果，HtpA欠失株の上皮バリア通過能は，野生株と比較して有意に低下した．また，化膿レンサ球菌感染細胞におけるZO-1，トリセルリン，オクルディンやE-カドヘリンなどの細胞間接着分子の分解は，HtpAの欠失により著しく抑制した．
以上の結果から，化膿レンサ球菌はHtpAのLSR結合能を利用することで，TCJに優先的へ局在し，細胞間接着分子の傷害によりTCJから上皮バリアを突破することが示唆された．

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

化膿レンサ球菌の表層タンパク質HtpAをLSR結合分子として同定し，両タンパク質の相互作用を確認した．また，化膿レンサ球菌の上皮バリア突破にはHtpAが関与することを明らかにしたため，おおむね順調に進展している．

今後の研究の推進方策

肺組織三次元モデルを構築し，HtpAが肺上皮バリアの破綻に及ぼす影響を検討する．また，劇症型レンサ球菌感染症の病態形成へのHtpAの関与をマウス感染モデルで検証し，感染防御抗原としての可能性についても検討する．

次年度使用額が生じた理由

平成30年度にLSR結合分子が劇症型レンサ球菌感染症の病態形成に及ぼす影響をマウスモデルで検討する予定であったが，培養細胞モデルを用いた感染実験に時間を要したため，マウス感染実験は次年度に行うように研究計画を修正した．このため，次年度使用額が生じた．

研究成果

• [雑誌論文] Identification of evolutionarily conserved virulence factor by selective pressure analysis of Streptococcus pneumoniae (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi M, Goto K, Hirose Y, Yamaguchi Y, Sumitomo T, Nakata M, Nakano K, Kawabata S.
  • 雑誌名: Commun Biol 巻: 2 ページ: 96
  • DOI: 10.1038/s42003-019-0340-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Allergic conversion of protective mucosal immunity against nasal bacteria in patients with chronic rhinosinusitis with nasal polyposis. (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeda K, Sakakibara S, Yamashita K, Motooka D, Nakamura S, El Hussien MA, Katayama J, Maeda Y, Nakata M, Hamada S, Standley DM, Hayama M, Shikina T, Inohara H, Kikutani H.
  • 雑誌名: J Allergy Clin Immunol 巻: 143 ページ: 1163-1175
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2018.07.006
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Streptococcus pneumoniae surface adhesin PfbA and its interaction with erythrocytes and hemoglobin (2018)
  • 著者名/発表者名: Radhakrishnan D, Yamaguchi M, Kawabata S, Ponnuraj K.
  • 雑誌名: Int Biol Macromol 巻: 120 ページ: 135-143
  • DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2018.08.080
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Streptococcus pyogenes CAMP factor promotes calcium ion uptake in RAW264.7 cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kurosawa M, Oda M, Domon H, Isono T, Nakamura Y, Saitoh I, Hayasaki H, Yamaguchi M, Kawabata S, Terao Y.
  • 雑誌名: Microbiol Immuno 巻: 62 ページ: 617-623
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12647
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Competence-induced protein Ccs4 facilitates pneumococcal invasion into brain tissue and virulence in meningitis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirose Y, Yamaguchi M, Goto K, Sumitomo T, Nakata M, Kawabata S.
  • 雑誌名: Virulence 巻: 9 ページ: 1576-1587
  • DOI: 10.1080/21505594.2018.1526530
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparison of trophic factors secreted from human adipose-derived stromal vascular fraction with those from adipose-derived stromal/stem cells in the same individuals. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirose Y, Funahashi Y, Matsukawa Y, Majima T, Yamaguchi M, Kawabata S, Gotoh M, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Cytotherapy 巻: 20 ページ: 589-591
  • DOI: 10.1016/j.jcyt.2018.02.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neutrophil elastase subverts the immune response by cleaving Toll-like receptors and cytokines in pneumococcal pneumonia. (2018)
  • 著者名/発表者名: Domon H, Nagai K, Maekawa T, Oda M, Yonezawa D, Takeda W, Hiyoshi T, Tamura H, Yamaguchi M, Kawabata S, Terao Y.
  • 雑誌名: Front Immunol 巻: 9 ページ: 732
  • DOI: 10.3389/fimmu.2018.00732
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Streptococcus sanguinis noncoding cia-Dependent Small RNAs negatively regulate expression of type IV pilus retraction ATPase PilT and biofilm formation (2018)
  • 著者名/発表者名: Ota C, Morisaki H, Nakata M, Arimoto T, Fukamachi H, Kataoka H, Masuda Y, Suzuki N, Miyazaki T, Okahashi N, Kuwata H.
  • 雑誌名: Infect Immun 巻: 86 ページ: e00894-17
  • DOI: 10.1128/IAI.00894-17
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pneumococcal DNA-binding proteins released through autolysis induce the production of proinflammatory cytokines via toll-like receptor 4. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagai K, Domon H, Maekawa T, Oda M, Hiyoshi T, Tamura H, Yonezawa D, Arai Y, Yokoji M, Tabeta K, Habuka R, Saitoh A, Yamaguchi M, Kawabata S, Terao Y.
  • 雑誌名: Cell Immunol 巻: 325 ページ: 14-22
  • DOI: 10.1016/j.cellimm.2018.01.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 病原レンサ球菌の感染過程における莢膜糖鎖と糖鎖分解酵素の役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口雅也, 川端重忠
  • 雑誌名: 生化学 巻: 90 ページ: 80-83
• [雑誌論文] Streptococcus pyogenes CAMP factor promotes bacterial adhesion and invasion in pharyngeal epithelial cells without serum via PI3K/Akt signaling pathway. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kurosawa M, Oda M, Domon H, Isono T, Nakamura Y, Saitoh I, Hayasaki H, Yamaguchi M, Kawabata S, Terao Y.
  • 雑誌名: Microb Infect 巻: 20 ページ: 9-18
  • DOI: 10.1016/j.micinf.2017.09.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Composition of salivary microbiota in elderly subjects (2018)
  • 著者名/発表者名: Ogawa T, Hirose Y, Honda-Ogawa M, Sugimoto M, Sasaki S, Kibi M, Kawabata S, Ikebe K, Maeda Y.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 8 ページ: 414
  • DOI: 10.1038/s41598-017-18677-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Oral biofilms from symbiotic to pathogenic interactions and associated disease-Connection of Periodontitis and Rheumatic arthritis by peptidylarginine deiminase. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kriebel K, Hieke C, Muller-Hilke B, Nakata M, Kreikemeyer B.
  • 雑誌名: Front Microbiol 巻: 9 ページ: 53
  • DOI: 10.3389/fmicb.2018.00053
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Streptococcal cysteine protease-mediated cleavage of desmogleins is involved in the pathogenesis of cutaneous infection. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sumitomo T, Mori Y, Nakamura Y, Honda-Ogawa M, Nakagawa S, Yamaguchi M, Matsue H, Terao Y, Nakata M, Kawabata S.
  • 雑誌名: Front Cell Infect Microbiol 巻: 8 ページ: 10
  • DOI: 10.3389/fcimb.2018.00010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] S-PRGセメントによる第三象牙質形成機序の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡本基岐， 小道俊吾， 渡邉昌克， 黄海玲， 伊藤勇紀， 三浦治郎， 広瀬雄二郎， 水平学， 高橋雄介， 川端重忠， 今里聡， 林美加子
  • 学会等名: 第18回日本再生医療学会総会
• [学会発表] Streptococcus pneumoniaeのコリン結合タンパク質群の系統関係と種内における選択圧の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口雅也，後藤花奈，広瀬雄二郎，竹村萌，住友倫子，中田匡宣，川端重忠
  • 学会等名: 第6回 口腔微生物研究会
• [学会発表] 肺炎球菌性の重症化メカニズム解析 －新規肺炎制御法への展開－ (2018)
  • 著者名/発表者名: 土門久哲，永井康介，前川知樹，山口雅也，川端重忠，寺尾 豊
  • 学会等名: 第6回 口腔微生物研究会
• [学会発表] ミティス群レンサ球菌が産生する過酸化水素はマスト細胞の細胞死を誘導し，脱顆粒を抑制する (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡橋暢夫, 中田匡宣, 広瀬雄二郎, 桑田啓貴, 川端重忠
  • 学会等名: 第60回歯科基礎医学会学術大会
• [学会発表] 化膿レンサ球菌におけるヒアルロン酸分解酵素の分子系統解析およびタンパク質構造解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 東孝太郎， 武部克己， 山口雅也， 住友倫子， 中田匡宣， 鈴木守， 川端重忠
  • 学会等名: 第60回歯科基礎医学会学術大会
• [学会発表] 分子進化解析に基づく肺炎球菌のコリン結合タンパク質群の選択圧の評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口 雅也， 後藤 花奈， 広瀬 雄二郎， 竹村 萌， 住友 倫子， 中田 匡宣， 川端 重忠
  • 学会等名: 第60回歯科基礎医学会学術大会
• [学会発表] 化膿レンサ球菌のアルギニンデイミナーゼArcAは低グルコース環境下で病原因子の発現に寄与する (2018)
  • 著者名/発表者名: 広瀬雄二郎， 山口雅也， 毛利泰士， 後藤花奈， 住友倫子， 中田匡宣， 川端重忠
  • 学会等名: 第60回歯科基礎医学会学術大会
• [学会発表] Streptococcus pneumoniaeのCbpJは肺炎において好中球からの殺菌回避に寄与する (2018)
  • 著者名/発表者名: 後藤花奈， 山口雅也， 広瀬雄二郎， 住友倫子， 中田匡宣， 川端重忠
  • 学会等名: 第50回レンサ球菌研究会
• [学会発表] 肺炎球菌のジンクメタロプロテアーゼZmpCが髄膜炎発症に果たす役割の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口雅也，中田匡宣，住友倫子，川端重忠
  • 学会等名: 第38回近畿腸管微生物研究会
• [学会発表] 肺炎球菌はPfbAを介して好中球による殺菌を回避する (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口雅也, 広瀬雄二郎, 後藤花奈, 住友倫子, 川端重忠
  • 学会等名: 第92回日本感染症学会総会
• [学会発表] 肺炎球菌のコリン結合タンパク質CbpJは好中球による殺菌の回避に働く (2018)
  • 著者名/発表者名: 後藤花奈， 山口雅也， 川端重忠， 仲野和彦
  • 学会等名: 第56回小児歯科学会
• [学会発表] 肺炎球菌のβ-へリックス構造タンパク質PfbAを介した貪食回避機構の解析 (Role of pneumococcal β-helix protein PfbA in the evasion of phagocytosis) (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口雅也, 広瀬雄二郎, 後藤花奈, 竹村萌, 住友倫子, 中田匡宣, 川端重忠
  • 学会等名: 第91回日本細菌学会総会
• [学会発表] 肺炎球菌のコリン結合タンパク質CbpJおよびCbpLの肺炎発症における役割の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 後藤花奈，山口雅也，広瀬雄二郎，住友倫子，中田匡宣， 川端重忠
  • 学会等名: 第91回日本細菌学会総会
• [学会発表] Streptococcus pyogenesが産生するArcAは皮膚病変形成に寄与する (2018)
  • 著者名/発表者名: 広瀬雄二郎，山口雅也，毛利泰士，後藤花奈，住友倫子，中田匡宣，川端重忠
  • 学会等名: 第91回日本細菌学会総会
• [学会発表] Streptococcus pyogenes translocates across epithelial barrier via intercellular junction degradation (2018)
  • 著者名/発表者名: Sumitomo T
  • 学会等名: The 14th Japan-Korea International Symposium on Microbiology 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 大阪大学大学院歯学研究科口腔細菌学教室ホームページ
  • URL: https://web.dent.osaka-u.ac.jp/mcrbio/index.html